Name: particle templated emulsification enables microfluidic-free droplet assays
Uploaded: 2021-03-09T13:30:00
Duration: 11 min 3 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Particle Templated Emulsification enables Microfluidic-Free Droplet Assays at JoVE.com

Bu protokolü geliştiren bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüleri (R01-EB019453-02), Ulusal İstihbarat Direktörlüğü tarafından desteklenmiştir. Raytheon BBN Technologies Corp (N66001-18-C-4507) aracılığıyla İstihbarat İleri Araştırma Projeleri Faaliyeti, Chan-Zuckerberg Biohub Araştırmacı Programı, Texas A&M Üniversitesi (W911NF1920013) aracılığıyla Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı ve Johns Hopkins Üniversitesi Aracılığıyla Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri Başvurdu Fizik Laboratuvarı (75D30-11-9C-06818 (CDC3)). Burada yer alan görüşler ve sonuçlar yazarların görüşleridir ve yukarıdaki kuruluşların veya ABD Hükümetinin ifade edilen veya ima edilen resmi politikalarını temsil ettiği şeklinde yorumlanmamalıdır. ABD Hükümeti, herhangi bir telif hakkı ek açıklamasına bakılmaksızın, resmi amaçlarla yeniden baskıları çoğaltmaya ve dağıtmaya yetkilidir.

1. Parçacık şablonlanmış emülsifikasyon için hidrojel parçacıkların hazırlanması.
Parçacık şablonlı emülsifikasyon için kullanılan hidrojel parçacıklar iki farklı yöntem kullanılarak hazırlanabilir.
<ol><li>Piyasada bulunan parçacıklar kullanılarak hazırlık
	<ol>
<li>PTE (örneğin, Bio-Gel P-60 Jel (Bio-Rad), 45-90 μm çapında) ile uyumlu 0,5 g kurutulmuş poliakrilamid parçacıklarını 50 mL konik tüpte 30 mL steril suya ekleyin ve iyice karıştırın. Oda sıcaklığında 30 dakika kuluçkaya yatır.</li>
	</ol></li>
	<li>Parçacıkların mikroakışkan imalatı kullanılarak hazırlık NOT: PTE ile uyumlu poliakrilamid parçacıkları, piyasada bulunan damla yapıcılar (örneğin, QX200 Damla Jeneratörü (Bio-Rad), RayDrop (Fluigent) vb.) veya özel mikroakışkan tasarım kullanılarak hazırlanabilir.<ol><li>Özel master imalatı
		<ol>
<li>Bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı kullanarak yumuşak bir fotolithografi maskesi tasarlayin. Fotoğraf maskesini devre kartı filmine 10 μm çözünürlükte yazdırın.</li>
			<li>Silikon gofrette 3'ün ortasına 1 mL fotoresist dökün. 30 saniye boyunca 500 rpm'de ve ardından 30 sn için 1250 rpm'de döndürerek 50 μm fotoresist katmanı oluşturmak için bir spin kaplama kullanın. Çözücüyü buharlaşmak için gofretleri 15 dakika boyunca 95 °C'ye ayarlanmış bir ocak üzerine yerleştirin.</li>
			<li>Fotokütleyi bir kapak camı kaydırağı ile silikon gofrete sabitleyin ve gofreti 2,5 dakika boyunca 190 mW, 365 μm UV LED'in altında maruz kalın. Gofret, pozlama sonrası pişirme için 5 dakika boyunca 95 °C'ye ayarlanmış bir ocak üzerine yerleştirin.</li>
			<li>Fotoresist-silikon gofreti% 100 propilen glikol monometil eter asetat (PGMEA) banyosuna 15 dakikaya kadar batırarak geliştirin. Gofret taze % 100 PGMEA ve ardından% 100 izopropanol ile durulayın. Hava gofret kurutun.</li>
			<li>Gofreti 95 °C'ye ayarlanmış bir ocakta 1 dakika boyunca kurutarak kalan izopropanolleri çıkarın. Gofretleri Petri kabında temiz bir 3'e yerleştirin.</li>
		</ol></li>
		<li>Özel mikroakışkan cihazın imalatı
		<ol>
<li>Polidimetilsiloksinan (PDMS) silikon tabanını karıştırın ve reaktifi kütleye göre 10:1 oranında kürlayın. Hava kabarcıkları gözlenemeyene kadar ev vakumunun altında bir kurutucu kullanarak karışık PDMS'yi gazdan arındırın.</li>
			<li>Gazdan arındırılmış PDMS'yi petri kabındaki ananın üzerine dökün ve silikon gofretin tamamen batırılmasını sağlayın. Dökme sırasında oluşmuş olabilecek hava kabarcıklarını gidermek için silikon gofret ve PDMS'yi degaz.</li>
			<li>Silikon gofret ve PDMS'yi en az 60 dakika boyunca 65 °C'ye ayarlanmış bir fırına yerleştirerek PDMS'yi iyileştirin. Neşter kullanarak petri kabından mikroakışkan özellikleri içeren bir PDMS bloğunu dışarı atın. Silikon master'da bulunan herhangi bir özelliğe zarar vermemek için ekstra özenyi edin.</li>
			<li>0,75 mm biyopsi zımbası kullanarak mikroakışkan cihazdaki giriş ve çıkışlara karşılık gelen PDMS bloğuna girişleri ve çıkışları delme. Tekrarlayan uygulama ve ambalaj bandının PDMS bloğunun yüzeyine çıkarılmasıyla toz ve partikülleri çıkarın.</li>
			<li>50 mm x 75 mm'lik cam kaydırağı % 100 izopropanol ile durulayarak ve daha sonra yüzeyi havayla kurutarak temizleyin. Plazma, hem cam slaydı hem de PDMS'yi (yukarı bakan özellikler) plazma yapıştırıcısı kullanarak 1 mbar O2 plazma kullanarak 1 dakika boyunca tedavi eder.</li>
			<li>Plazma işlem görmüş PDMS'yi cam kaydırağa bakan özelliklere, plazma işlem görmüş tarafı yukarı bakacak şekilde yerleştirerek PDMS'yi cam kaydırağa yapıştırın. Yapıştırma işlemini tamamlamak için kaydırağı en az 30 dakika boyunca 65 °C'ye ayarlanmış bir fırına yerleştirin.</li>
			<li>Yüzey hidrofobikliğini sağlamak ve ıslanmayı önlemek için tüm mikroakışkan kanalları florlu yüzey işleme ile tedavi edin. Cihazı 65 °C'de en az 10 dakika pişirin.</li>
		</ol></li>
		<li>Templating parçacıklarının imalatı
		<ol>
<li>% 6.2 akrilamid, % 0.18 N,N′-metilennebis (akrilamid) ve% 0.3 amonyum persülfatdan oluşan bir poliakrilamid (PAA) çözeltisi hazırlayın. Bu çözeltiyi 28G iğne ile 1 mL şırıngaya yükleyin.</li>
			<li>Damlacıkların üretimi ve stabilizasyonu için hidrofloroether (HFE) yağda %5 (w/w) floroşirürekant ve %1 N,N,NN-tetrametilenilenediamin (TEMED) oluşan çözünmeyen bir sürekli faz hazırlayın. Çözeltiyi yeni 1 mL şırınna yükleyin.</li>
			<li>Şırıng içeren PAA ve HFE solüsyonlarını şırıng pompalarına yükleyin (örneğin, NE-501). Şırıngaya ve cihaza yerleştirilen polietilen boruyu kullanarak her iki şırıngayı mikroakışkan cihaza bağlayın. Bağlantıdan önce, pompaları borudaki havayı çıkarmak için astarın. NOT: Modele bağlı olarak, şırıngır pompaları yerleşik giriş, üretim yazılımı veya özel bir komut dosyasıyla kontrol edilebilir (https://github.com/AbateLab/Pump-Control-Program mevcuttur).</li>
			<li>Damla üretim cihazını PAA ve HFE yağ girişleri ile sırasıyla 300 μL/h ve 500 μL/h'de çalıştırın. Damlacıkların 1 mL'lik bir 15 mL toplama tüpünde toplayın ve polimerizasyon için oda sıcaklığında 3 saat kuluçkaya yatırın. Kuluçkadan sonra, pipetleme ile alt yağ tabakasını çıkarın.</li>
			<li>Kimyasal bir demülatör olarak 15 mL toplama tüpüne HFE yağına %20 (v/v) perfloro-1-sekizlik (PFO) 1 mL ekleyin. Karıştırdıktan sonra, 2000 x g'daki 15 mL toplama tüpünü 2 dakika boyunca aşağı çevirin. PFO/HFE üstnatantını pipetleme ile çıkarın. 1x'i tekrarlayın.</li>
			<li>Karıştırmak için 15 mL toplama tüpüne ve girdabına hekzanda% 2 sorbitan monooleat 2 mL ekleyin. Tüpü 3 dakika boyunca 3000 x g'da döndürün. Yüzey aktif madde/heksam çözeltisini çıkarmak için pipetleyarak süpernatantı çıkarın. 2x'i tekrarlayın.</li>
			<li>5 mL TEBST tamponu (20 mM Tris-HCl pH 8.0, 274 mM NaCl, 5.4 mM KCl, 20 mM EDTA, %0.2 Triton X-100) ekleyin ve iyice karıştırın. 3 dakika boyunca 3.000 x g'da aşağı çevirin. Pipet ile üstnatant çıkarın. 3x'i tekrarlayın.</li>
			<li>5 mL TEBST'te yeniden dirildi. Bu çözelti süresiz olarak 4 °C'de saklanabilir.</li>
		</ol></li>
	</ol></li>
</ol>2. Parçacık şablonlı emülsifikasyon.
Templating parçacıklarının hazırlanmasını takiben, PTE numuneyi ve reaktifleri damlacıklarda kapsüllemek için kullanılır.
<ol><li>Parçacıkları peletmek için 6000 x g'da 1 dakika santrifüjleme yaparak parçacık şablonlu emülsifikasyon için poliakrilamid parçacıkları hazırlayın, ardından süpernatantı pipetleme ile çıkarın ve steril su kullanarak yeniden ıslatın. Kalan TEBST'lerden arındırılmasını sağlamak için 3x'i tekrarlayın.</li>
	<li>Bir hemositometre (veya eşdeğeri) kullanarak templating parçacıklarının konsantrasyon ve çapını belirleyin. Çapları piksel cinsinden ölçerek ve mikronlara dönüştürerek tek tek parçacık çapını hesaplayın. Piksellerin mikronlara dönüştürülmesi, kalibrasyon slaytı olarak hemositometre (veya eşdeğeri) kullanılarak ve bilinen ızgara mesafesinin piksel cinsinden ölçülmesiyle hesaplanabilir.</li>
	<li>Tablo 1'e göre bir PCR master mix, uygun astarlar ve floresan hidroliz probu kullanarak dispersiyon fazını taze bir 1,5 mL mikrosantrifüj tüpünde hazırlayın. Bileşenlerin homojen dağılımını sağlamak için bir tüp rotator kullanarak nazik ajitasyon (10 rpm) altında oda sıcaklığında 5 dakika kuluçkaya yaslayın. NOT: Parçacıkların hacmi ve hedef konsantrasyonu Poisson yüklemeye dayanmaktadır. Genel kural olarak, parçacık sayısı kapsüllenecek numune sayısından daha büyük bir sıra olmalıdır. Bilinmeyen konsantrasyon örnekleri için, Poisson yüklemesini sağlamak için bir seyreltme serisi gereklidir.</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Hacim</td>
			<td>Reaktif</td>
		</tr>
<tr>
<td>100 μL</td>
			<td>Parçacıklar (450 parçacık / μL)</td>
		</tr>
<tr>
<td>200 μL</td>
			<td>2x PCR ana karışımı</td>
		</tr>
<tr>
<td>18 μL</td>
			<td>10 μM ileri astar</td>
		</tr>
<tr>
<td>18 μL</td>
			<td>10 μM ters astar</td>
		</tr>
<tr>
<td>18 μL</td>
			<td>10 μM prob</td>
		</tr>
<tr>
<td>0,8 μL</td>
			<td>Triton X100</td>
		</tr>
<tr>
<td>45,2 μL</td>
			<td>Nükleazsız su</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1. Dijital damlacık PCR için PTE ile kullanılan PCR master karışımının hazırlanması.
<ol start="4"><li>Dispersiyon fazını 6000 x g'da 1 dakika santrifüj edin ve üst yapıyı çıkarın. Çıkarılan süpernatantın hacmini kaydedin ve 2,3'te hesaplanan toplam dispers faz hacmini kullanarak pelet hacmini belirleyin. NOT: Çıkarılan süpernatant miktarı, beklenen minimum hacim 300 μL olan partikül paketleme, çap ve konsantrasyona bağlı olarak değişecektir.</li>
	<li>Peletin içine 2.4'ten itibaren 1.62 pg /μL Saccharomyces cerevisiae genomik DNA'sı ekleyin ve pipetleme veya kuvvetli dokunma ile iyice karıştırın. NOT: Fazla sulu içeriğin varlığı kapsülleme verimliliğini azaltabilir. Numune hacmi pelet hacminin % 1'ini aşarsa, numuneyi konsantre edin. Numune konsantre edilemezse, PCR ana karışımını ve elde edilen pelet hacmini numune hacmine göre ölçeklendirin. PTE, küçük (10 μL) ila büyük (2 mL) hacimli templating parçacıklarının emülsifikasyonuna izin sağlar. PCR ana karışımı (2.3) ve yağ (2.6) sırasıyla parçacık peletinin hedefine (2.3) ve ölçülebilir (2.4) hacmi.</li>
	<li>Emülsifikasyon için çözünmeyen sürekli faz olarak tüpe HFE yağına 200 μL%2 florosurfactant ekleyin. Boruyu pipetle vurarak veya boruya dokunarak/titreyerek peletin yerinden fırladığından emin olun. Sonra 30 saniye boyunca 3000 rpm'de girdap. NOT: 3000 rpm'ye karşılık gelen ayar marka ve modele bağlı olarak değişebilir.</li>
	<li>Emülsiyonların 1 dakikaya yerleşmesine izin verin. Alt yağ fazının 100 μL'sini çıkarın ve bu hacmi HFE yağından taze% 2 florosurfactant ile değiştirin. Karıştırmak için tüpü birkaç kez hafifçe ters çevirin. 3-5x veya küçük uydu damlacıkları çıkarılana kadar tekrarlayın.</li>
</ol>3. Dijital damlacık PCR ve analizi.
<ol><li>2-5 dakikalık çökeltme sonrasında, alt yağ fazını çıkarın. Bu hacmi florokarbon yaydında %5 florosurfactant ile değiştirin (örneğin, FC-40).</li>
	<li>Geniş bir delikli pipet ucu kullanarak, 100 μL numuneyi 200 μL PCR tüplerine dikkatlice pipetlayın. PCR tüplerini bir termosikçiye yerleştirin ve Tablo 2'ye göre çalıştırın.</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Adım</td>
			<td>Sıcaklık</td>
			<td>Süre</td>
			<td>Notlar</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>95 °C</td>
			<td>2 dk</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>95 °C</td>
			<td>30 sn</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>50 °C</td>
			<td>90 sn</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>72 °C</td>
			<td>60 sn</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>x34 adım 2 ile 4 arasında yinele</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>72 °C</td>
			<td>2 dk</td>
			<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>7</td>
			<td>4 °C</td>
			<td>tutmak</td>
			<td></td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 2. PTE emülsiyonları kullanarak dijital damlacık PCR için termosiklonlama koşulları.
<ol start="3"><li>Floresan görüntüleme için geniş delikli pipet ucu kullanarak örneği bir sayım kaydırağı üzerine pipetleyin. Örneği 490 nm ekscitasyon ve 525 nm emisyon algılama dalga boylarına sahip bir floresan mikroskop kullanarak görüntüleyin.</li>
	<li>Pozitif damlacıkların (Np/ NT) ve Poisson istatistiklerinin fraksiyonunu kullanarak varlığı doğrulamak ve şablon moleküllerinin sayısını (φ) hesaplamak için pozitif floresan damlacıkları (Np) ve toplam damlaları (NT) ölçün: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62248/62248eq01.jpg">
</li>
	<li>%95 güven aralığını (zc = 1,96) aşağıdakilere göre hesaplayın: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/62248/62248eq02.jpg">
</li>
	<li>Aşağıda verilen denklemi kullanarak, 2,5 adımda eklenen numunenin hacmini (μL olarak ν) kullanarak numune konsantrasyonu (moleküller/μL) hesaplayın. Teknik çoğaltmalar kullanarak numune konsantrasyonunun ortalama ve standart sapması belirlenir. <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/62248/62248eq03.jpg">
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Mashaghi, S., Abbaspourrad, A., Weitz, D. A., van Oijen, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+microfluidics:+A+tool+for+biology,+chemistry,+and+nanotechnology.">Droplet microfluidics: A tool for biology, chemistry, and nanotechnology.</a> Trends in Analytical Chemistry. 82, 118-125 (2016).</li><li>Gielen, F., 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=Ultrahigh-throughput-directed+enzyme+evolution+by+absorbance-activated+droplet+sorting+(AADS).">Ultrahigh-throughput-directed enzyme evolution by absorbance-activated droplet sorting (AADS).</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of USA. 113 (47), 7383-7389 (2016).</li><li>Mai, S., Murphy, T. W., Lu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+for+genome-wide+studies+involving+next+generation+sequencing.">Microfluidics for genome-wide studies involving next generation sequencing.</a> Biomicrofluidics. 11 (2), 021501 (2017).</li><li>Olmedillas-L&#243;pez, S., Garc&#237;a-Arranz, M., Garc&#237;a-Olmo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+and+emerging+Applications+of+Droplet+Digital+PCR+in+Oncology.">Current and emerging Applications of Droplet Digital PCR in Oncology.</a> Molecular Diagnosis and Therapy. 21 (5), 493-510 (2017).</li><li>Tong, Y., Shen, S., Jiang, H., Chen, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+Digital+PCR+in+Detecting+Human+Diseases+Associated+Gene+Mutation.">Application of Digital PCR in Detecting Human Diseases Associated Gene Mutation.</a> Cellular Physiology and Biochemistry. 43 (3), 1718-1730 (2017).</li><li>Yan, Y., 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=Evaluation+of+droplet+digital+PCR+for+non-invasive+prenatal+diagnosis+of+phenylketonuria.">Evaluation of droplet digital PCR for non-invasive prenatal diagnosis of phenylketonuria.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 411 (27), 7115-7126 (2019).</li><li>Shang, L., Cheng, Y., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emerging+Droplet+Microfluidics.">Emerging Droplet Microfluidics.</a> Chemical Reviews. 117 (12), 7964-8040 (2017).</li><li>The, S., Lin, R., Hung, L., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+Microfluidics.">Droplet Microfluidics.</a> Lab Chip. 8 (2), 198-220 (2008).</li><li>Baker, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+PCR+hits+its+stride.">Digital PCR hits its stride.</a> Nature Methods. 9, 541-544 (2012).</li><li>Kolodziejczyk, A. A., Kim, J. K., Svensson, V., Marioni, J. C., Teichmann, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Technology+and+Biology+of+Single-Cell+RNA+Sequencing.">The Technology and Biology of Single-Cell RNA Sequencing.</a> Molecular Cell. 58 (4), 610-620 (2015).</li><li>Hatori, M. N., Kim, S. C., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle-Templated+Emulsification+for+Microfluidics-Free+Digital+Biology.">Particle-Templated Emulsification for Microfluidics-Free Digital Biology.</a> Analytical Chemistry. 90 (16), 9813-9820 (2018).</li><li>Panda, P., 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=Stop-flow+lithography+to+generate+cell-laden+microgel+particles.">Stop-flow lithography to generate cell-laden microgel particles.</a> Lab Chip. 8 (7), 1056-1061 (2008).</li><li>Yozwiak, C. E., Hirschhorn, T., Stockwell, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+a+microparticle-based+system+for+pooled+assays+of+small+molecules+in+cellular+contexts.">Towards a microparticle-based system for pooled assays of small molecules in cellular contexts.</a> ACS Chemical Biology. 13 (3), 761-771 (2018).</li></ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

PTE, monodispersed damlacıklardaki örnekleri girdapla kaplayarak kapsüllemek için parçacıklar kullanır. PTE, basitliğine ve erişilebilirliğine ek olarak, büyük hacimlerde damlacıkların anında oluşturulmasına izin vermek de dahil olmak üzere çeşitli ek avantajlar sağlar. Ayrıca, süreç izole bir tüpte gerçekleştirilebilir, numunelerin mikroakışkan cihazlara aktarılması ihtiyacını ortadan ortadan, genel iş akışını kolaylaştırır ve numune kirlenmesi veya kaybı için fırsatları sınırlar. Templating parçacıkları ayrıca ortaya çıkan damlacık reaksiyonlarının içeriğini tasarlamak için bir araç sağlar. Örneğin, parçacık boyutu, kimya ve ıslanabilirlik hedeflenen biyomolekül veya hücre yakalama için tasarlanmış olabilirken, enzimler, aktifler veya nükleik asitler gibi fonksiyonel moieties, tek hücre dizilimi veya fonksiyonel karakterizasyon gibi reaksiyonları kolaylaştırmak için parçacık üzerinde görüntülenebilir. Yaklaşım esnek olsa da, kullanımı için önemli kısıtlamalar vardır. Örneğin, şu anda, tüm reaksiyon bileşenlerinin kapsüllemeden önce tanıtılmasını gerektiren mikroakışkanlarla sıklıkla yapıldığı gibi damlacık eklemeleri yapmak mümkün değildir; bu, damlacıklar üretilene kadar reaktiflerin uyumlu ve kararlı olmasını gerektirir ve zahmetli kombinasyonlar durumunda, numunenin buz üzerinde hızlı bir şekilde karıştırılması ve emülsiyonu ile ele alınabilir. Alternatif olarak, ışık veya ısı ile harici olarak tetiklenebilen reaktif bileşenler kullanılabilir13. PTE böylece uzman olmayanların erişebileceği damlacık tahlillerini yürütmek için esnek ve ölçeklenebilir bir yöntem sağlar. Bu, doğuştan gelen basitliği ve esnekliği ile birleştiğinde, PTE'yi çok sayıda damlacık uygulamasının yürütülmesi ve geliştirilmesi için ideal hale getirir.

Damlacık mikroakışkanları, toplu reaksiyonlara kıyasla testlerin hassasiyetini ve doğruluğunu artırmak için picoliter damlacıklarında bölümlere ayırmadan yararlanır ve kimyasal tarama, protein mühendisliği ve yeni nesil dizilemede çok sayıda uygulamaya sahiptir1,2,3. Örneğin, dijital damlacık polimeraz zincir reaksiyonu (ddPCR), kanserlerde genetik varyasyon uygulamaları, mutasyonlara neden olan hastalığın tespiti ve doğum öncesi teşhis4,5,6 ile toplu nicel polimeraz zincir reaksiyonu (qPCR) ile karşılaştırıldığında daha fazla doğruluk sunmaktadır. Bununla birlikte, damlacık mikroakışkanlarının bir zorluğu, mikroakışkan cihazların numuneleri bölümleme gereksinimidir; mikroakışkanlar damlacık özellikleri üzerinde mükemmel kontrol sağlarken, 7,8'i inşa etmek ve çalıştırmak için özel uzmanlık gerektirirler. Sonuç olarak, damlacık tabanlı yöntemler büyük ölçüde uzman laboratuvarlarla veya nadir durumlarda ticari bir cihazın mevcut olduğu uygulamalarla sınırlıdır9,10. Damlacık testlerinin kullanımını genişletmek için, özel mikroakışkan enstrümantasyon gereksinimi aşılması gereken bir engeldir.
Bu makalede, monodispersed damlacıklarda reaksiyonları gerçekleştirmek için mikroakışkan içermeyen bir yöntem olan Parçacık Şablonlu Emülsifikasyonu (PTE) açıklıyoruz. PTE'de, templating parçacıkları basit girdaplama ile numuneyi taşıyıcı yağdaki damlacıklara sarar (Şekil 1). Sistem karıştıkça, sulu kısım, damlacıklar tek parçacıklar içerene kadar küçültme boyutundaki damlacıklara dönüşür, bu noktada daha fazla parçalanma mümkün değildir, çünkü parçacıkların kırılmasını gerektirir. Yutulan örnek, parçacıkları damlacıklarda bir kabuk olarak çevreler, böylece dağınık hücreleri, reaktifleri veya fonksiyonel moieties'leri kapsüller (Şekil 1D). Bu nedenle, PTE ortak bir girdabın ötesinde damlacık reaksiyonları gerçekleştirmek için ekipman veya uzmanlık gerektirmez. Ayrıca, damlacık üretimi mikroakışkanlarla dakikalara veya saatlere kıyasla saniyeler alır ve üretilen miktar cihaz çalışma süresiyle değil, kapsayıcı hacmiyle orantılıdır ve bu da onu son derece ölçeklenebilir hale getirir. Bu faydalar PTE'yi, mikroakışkanların pratik olmayan çeşitli durumlarda damlacık tahlillerini yapmak için ideal hale getirir. Burada PTE'yi gösteriyoruz ve ddPCR'yi yürütmek için kullanıyoruz.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62248/62248fig01.jpg"> Şekil 1. Parçacık şablonlı emülsifikasyon işlemine genel bakış. (A) Templating parçacıkları reaktiflerle karıştırılır. (B) Santrifüjlemeden sonra fazla reaktifler çıkarılır. (C) Şablon moleküllerinin eklenmesi yağ ilavesinden önce gerçekleşir. (D) Girdap, tek şablon molekül içeren damlacıklar üretir. (E) Sonraki termosiklon ve görüntüleme, hedef şablonun dijital damlacık analizine izin verir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62248/62248fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.22 um syringe filter</td>
			<td>Milipore Sigma</td>
			<td>SLGP033RS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.5M EDTA, pH 8.0</td>
			<td>Thermo-Fisher</td>
			<td>15575020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.75 mm biopsy punch</td>
			<td>World Precision Instruments</td>
			<td>504529</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 mL syringes</td>
			<td>BD</td>
			<td>309628</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1H,1H,2H-Perfluoro-1-Octanol (PFO)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>370533</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1M Tris-HCI, pH 8.0</td>
			<td>Thermo-Fisher</td>
			<td>15568025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27 gauge needles</td>
			<td>BD</td>
			<td>305109</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3&#34; silicon wafers, P type, virgin test grade</td>
			<td>University Wafers</td>
			<td>447</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D-printed centrifuge syringe holder</td>
			<td>(custom)</td>
			<td>(custom)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylamide solution,40%, for electrophoresis, sterile-filtered</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A4058-100ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium persulfate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A3678-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aquapel (fluorinated surface treatment)</td>
			<td>Pittsburgh Glass Works</td>
			<td>47100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hexane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>139386</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FC-40 fluorinated oil</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>F9755</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>109827</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N,N&#8242;-Methylenebis(acrylamide)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>146072-100G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Novec-7500 Engineering Fluid (HFE oil)</td>
			<td>3M</td>
			<td colspan="2">98-0212-2928-5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>polyethylene tubing</td>
			<td>Scientific Commodities</td>
			<td>B31695-PE/2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fluorosurfactant</td>
			<td>Ran Biotechnologies</td>
			<td colspan="2">008-FluoroSurfactant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PGMEA developer</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>484431</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photomasks</td>
			<td>CadArt Servcies</td>
			<td>(custom)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum Multiplex PCR Master Mix (Taq Master Mix)</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td>4464263</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin coater</td>
			<td>Specialty Coating Systems</td>
			<td>G3P-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Span 80 (sorbitane monooleate)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>s6760</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 3025 photoresist</td>
			<td>Kayaku</td>
			<td>17030192</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100 (octylphenol ethoxylate)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>t8787</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween 20 (polysorbate 20)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>p2287</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum Multiplex PCR Master Mix (Taq Master Mix)</td>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td>4464263</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast FWD</td>
			<td>IDT</td>
			<td colspan="2">5&#8242;-GCAGACCAGACCAGAACAAA-3&#8242;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast REV</td>
			<td>IDT</td>
			<td colspan="2">5&#8242;-ACACGTATGTATCTAGCCGAATA 
			AC-3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yeast Probe</td>
			<td>IDT</td>
			<td colspan="2">5&#8242;-/56-FAM/ATATGTTGT/ZEN/TCACTCGCGCCTGGG/3IABk 
			FQ/-3&#8242;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EVOS FL AUTO</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EVOS LED Cube, GFP</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>&#160;AMEP4651</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SYLGARD 184 KIT 1.1 LB (PDMS base and curing reagents)</td>
			<td>&#160;Dow Corning</td>
			<td>DC4019862</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEMED</td>
			<td>Thermo Fisher</td>
			<td>17919</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saccharomyces cerevisiae genomic DNA</td>
			<td>Milipore</td>
			<td>69240-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Expanded plasma cleaner (plasma bonder)</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td colspan="2">PDC-002 (230V)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

particle templated emulsification enables microfluidic-free droplet assays

Monodispersed damlacıklarda gerçekleştirilen reaksiyonlar, toplu olarak gerçekleştirilen eşdeğerlere kıyasla daha yüksek doğruluk ve hassasiyet gösterir. Bununla birlikte, mikroakışkanların kontrollü damlacıklar oluşturma gereksinimi, uzman olmayanlara bir engel getirerek kullanımlarını sınırlar. Burada, mikroakışkanlar olmadan monodisperse damlacıkları üretmek için bir yaklaşım olan parçacık şablonlu emülsifikasyonu açıklıyoruz. Templating hidrojel küreleri kullanarak, basit girdaplama ile monodispersed damlacıklarda örnekleri kapsülleriz. Mikroakışkan içermeyen dijital PCR gerçekleştirmek için kullanarak yaklaşımı gösteriyoruz.

<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62248/62248fig02.jpg"> Şekil 2. Parçacık şablonlı emülsifikasyon kullanarak numunenin damlacıklara kapsüllenmesi. (A) parçacık templating emülsifikasyon için kullanılan parçacıkları templating. (B) Santrifüjlemeden sonra templating parçacık peletinin süperndan ayrılması. (C) (D) tanımlanabilir sulu kabuklu parçacık şablonlu emülsifikasyondan kaynaklanan damlacıklar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62248/62248fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
PTE'de, emülsiyonların monodispersitesi, sıcaklıklandırıcı parçacıklarınki tarafından dikte edilir, çünkü damlacıklar parçacıklardan biraz daha büyük bir çapa sahiptir. Bu nedenle, tekdüze parçacıklar kontrollü PTE kapsüllemenin merkezidir11. Kimyasal (sol-jel, emülsiyon polimerizasyonu), hidrodinamik (membran emülsifikasyonu, homojenizasyon) ve filtrasyon yöntemleri dahil olmak üzere tek tip templating parçacıkları üretmek için çeşitli yöntemler mevcuttur. Özellikle mikroakışkan yaklaşımlar, üstün monodispersite (Şekil 2A) sağlar ve PTE12'deki işlevlerini geliştirmek için ek parçacık mühendisliğine izin verir. Alternatif olarak, tekdüzelikleri yeterli olsa da, tipik olarak mikroakışkan nesil11'den daha az olmasına rağmen, templating parçacıkları satın alınabilir.
PTE gerçekleştirmek için, parçacıklar kapsüllenecek örnekle karıştırılır (Şekil 1A) ve fazla süpernatant, bir PCR tüpünün altındaki parçacık peletinin fotoğrafında gösterildiği gibi santrifüjleme ve pipetleme ile çıkarılır (Şekil 1B). Stabilize edici bir yüzey aktif madde içeren kapsülleme yağı daha sonra eklenir (Şekil 1C) ve emülsiyon oluşturmak için örnek 30 saniye boyunca girdaplamadan önce hafifçe pipetlenir (Şekil 2C). Elde edilen damlacıklar, reaktiflerin, hedef moleküllerin ve reaksiyon için gerekli hücrelerin bulunduğu ilk numuneden oluşan bir parçacık çekirdeği ve sulu kabuk içerir (Şekil 2D). Damlacık mikroakışkan kapsüllemede olduğu gibi, küçük boncuklar veya hücreler gibi ayrık varlıklar rastgele ve poisson dağılımına uygun olarak kapsüllenir, ancak neredeyse tüm damlacıklar PTE fiziğinin doğası gereği templating bir parçacık içerir.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62248/62248fig03.jpg"> Şekil 3. Parçacık şablonlı emülsifikasyon damlacıklarının tanımlanması ve temizlenmesi. (A) Yetersiz girdaptan damlacık başına birden fazla parçacık içeren tekdüze olmayan damlacık üretimi örneği. (B) Parçacık şablonlu emülsifikasyon ve (C) yağdaki su fraksiyonunu takiben uyduların ve damlacıkların beklenen varlığı. (D) Yağ yıkamadan sonra elde eden emülsiyon. (E) Parçacık şablonlı emülsifikasyon sırasında artık süpernatanttan kaynaklanan aşırı uydu üretimi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62248/62248fig03large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Başarılı PTE'de bile, çift veya üç çekirdekli damlacıklar vardır, ancak genellikle nadir olmaları koşuluyla reaksiyona ihmalkar bir şekilde katkıda bulunurlar. Yeterli mermileri korurken düşük bir çok çekirdekli damlacık frekansı elde etmek, yüzey gerilimi, parçacıklar arası yapıştırma kuvvetleri, numune viskozitesi, konteyner boyutu ve girdap gücü ve zamanı dahil olmak üzere proses parametrelerinin optimizasyonu gerektirir. Örneğin, kötü optimize edilmiş bir emülsifikasyon, birçok templating parçacığına sahip polidispersed damlacıklar içerebilir (Şekil 3A), girdabın numuneyi tamamen emülsifiye etmek için yetersiz olduğunu gösterir. Bu gibi durumlarda, parçacıklar arası yapışıklık ve daha düşük yüzey gerilimini azaltmak için deterjanlar eklenebilir veya girdap gücü veya zamanı artırılabilir. Bir diğer yaygın konu, küçük boş damlacıklar olan aşırı uyduların üretilmesidir (Şekil 3B). Uydular, PTE emülsiyonlarında, numune ve taşıyıcı yağın interfacial gerilimine ve reolojik özelliklerine bağlı olarak kaçınılmaz olabilir. Bununla birlikte, genellikle emülsifikasyondan önce fazla numunenin yeterince çıkarılmaması (Şekil 2B) veya çok fazla güçle girdaplanma, kabukları damlacıklardan sıyırma sonucu ortaya çıkarlar. Başarılı bir PTE emülsifikasyonunda, uydular toplam kapsüllenmiş örnek hacminin ~% 10'undan fazlasını içermelidir (Şekil 3C)11. Bu seviyede, genellikle reaksiyona ihmalkar bir şekilde katkıda bulunurlar ve göz ardı edilebilirler. Estetik amaçlı olarak taze yağ ile yıkanarak emülsiyondan temizlenebilirler (Şekil 3D).
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62248/62248fig04.jpg"> Şekil 4. Parçacık şablonlı emülsifikasyon dijital damlacık PCR'nin değerlendirilmesi. (A) Damlacıkların floresan görüntülemesi pozitif floresan damlacıkları ve negatif floresan olmayan damlacıkları tanımlar. (B) Dijital damlacık PCR ile nadir şablonun veya düşük şablon konsantrasyonlarının tanımlanması. (C) Damlacık başına değişken sayıda şablon molekülü ile sonuçlanan bol miktarda şablon kapsülleme üzerinde. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62248/62248fig04large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
PTE'nin yardımcı programını göstermek için mikroakışkan içermeyen dijital PCR11 gerçekleştirmek için kullandık. İşlemi kullanarak, S. cerevisiae genomik DNA'sını içeren bir örneği kapsülledik ve termosikal olarak kapsülledik. Dijital PCR'de, güçlendirilmiş hedefler içeren damlacıklar floresan olurken, loş kalmayanlar. Bu nedenle, floresan damlacık, pozitif damlacıkları sayarak hedeflerin doğrudan nicelliğini sağlayan bir hedefi gösterir (Şekil 4A). Floresan damlacıkların sayısı böylece hedef moleküllerle ölçeklenerek hedef nadir olduğunda birkaç pozitif verir (Şekil 4B) ve bol olduğunda çok fazla pozitif verir (Şekil 4C). Diğer ayrı bileşenlerin kapsüllenmesinde olduğu gibi, hedef kapsülleme bir Poisson dağılımını takip eder ve pozitif damlacık fraksiyonunun hedef konsantrasyona (Şekil 4D) dönüştürülmesini sağlar ve böylece PTE11 ile dijital PCR gerçekleştirme yeteneğini gösterir.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62248/62248fig5v2.jpg"> Şekil 5. Ticari olarak kullanılabilen PAA kullanılarak dijital damlacık PCR gösterimi. (A) Damlacıkların floresan görüntülemesi, negatif floresan olmayan damlacıkları tanımlar. (B) Dijital damlacık PCR ile düşük şablon konsantrasyonlarının tanımlanması. (C) Dijital damlacık PCR ile yüksek konsantrasyonlarda şablonun tanımlanması. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62248/62248fig5v2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Bu sonuçlar ticari olarak mevcut poliakrilamid parçacıkları kullanılarak tekrarlanabilir (Şekil 5) ve PTE'nin ticari olarak mevcut poliakrilamid parçacıklarıyla standart dijital PCR gerçekleştirme yeteneğini gösterir ve aynı aralıkta doğru ölçümler elde eder.
Ek Dosya. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62248/S1.tif" target="_blank">Bu dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Particle Templated Emulsification enables Microfluidic-Free Droplet Assays at JoVE.com

Particle Templated Emulsification enables Microfluidic-Free Droplet Assays

Yağdaki su damlacık tahlilleri analitik kimya, enzim evrimi ve tek hücre analizi için yararlıdır, ancak tipik olarak damlacıkları oluşturmak için mikroakışkanlar gerekir. Burada, damlacık tahlillerini gerçekleştirmek için mikroakışkan içermeyen bir yaklaşım olan parçacık şablonlu emülsifikasyonu açıklıyoruz.

Parçacık Şablonlu Emülsifikasyonu MikroakışkanSız Damlacık Tahlillerini Mümkün

Reactions performed in monodispersed droplets afford enhanced accuracy and sensitivity compared to equivalent ones performed in bulk. However, the ...

Dijital damlacık PCR, nicel PCR'a kıyasla gelişmiş doğruluk ve hassasiyet sağlar. Bu, minimum ekipman gerektiren ve uzmanlık gerektirmeme olan dijital damlacık PCR için basit bir yöntemdir. Parçacık şablonlu emülsifikasyon, herhangi bir özel ekipman gerektirmeyen mikroakışkan içermeyen bir emülsifikasyon yöntemidir.Ayrıca, emülsifikasyon saniyeler içinde gerçekleşir ve kapsayıcı hacmine ölçeklendirülür. Ticari boncuklar için, 50 mililitrelik konik bir tüpte 30 mililitre steril suya parçacık şablonu emülsifikasyonu veya PTE ile uyumlu 0,5 gram kurutulmuş poliakrilamid parçacık ekleyin ve iyice karıştırın. Oda sıcaklığında 30 dakika kuluçkaya yatır.Boncukların mikroakışkan imalatı için, üç inçlik bir silikon gofretin ortasına bir mililitre fotoresist dökün ve ardından 30 saniye boyunca 500 RPM'de döndürün, ardından 30 saniye boyunca 1250 RPM. Gofret, çözücüyü buharlaşmak için 15 dakika boyunca 95 santigrat dereceye ayarlanmış bir ocak üzerine yerleştirin. Fotokütleyi bir kapak camı kaydırağı ile silikon gofrete sabitleyin ve gofreti 2,5 dakika boyunca kolimlenmiş bir UV LED'inin altına maruz bırakın.Gofret, pozlama sonrası pişirme için beş dakika boyunca 95 santigrat dereceye ayarlanmış bir ocak üzerine yerleştirin. Fotoresist silikon gofreti% 100 PGMEA banyosuna 15 dakikaya kadar batırarak geliştirin. Gofret taze %100 PGMEA ile durulayın, ardından %100 izopropanol.Gofretleri havayla kurulayın, sonra bir dakika boyunca 95 santigrat dereceye ayarlanmış bir ocakta kurulayın ve temiz bir üç inç Petri kabına yerleştirin. PDMS silikon tabanını ve kür reaktifini 10:1 oranında karıştırın, ardından hava kabarcıkları gözlenemeyene kadar vakum altında bir kurutucu kullanarak karışık PDMS'yi gazdan arındırın. Gazdan arındırılmış PDMS'yi Petri kabına dökün ve silikon gofretin tamamen batırılmasını sağlayın.Silikon gofret ve PDMS'yi gazdan arındırın ve ardından silikon gofretleri en az 60 dakika boyunca 65 santigrat dereceye ayarlanmış bir fırına yerleştirerek PDMS'yi iyileştirin. Petri kabından mikroakışkan özellikleri içeren bir PDMS bloğunu neşter kullanarak genişletin. 0,75 milimetrelik biyopsi zımbası kullanarak girişleri ve çıkışları PDMS bloğuna delme.Daha sonra tekrarlayan uygulama ve ambalaj bandının blok yüzeyine çıkarılması ile toz ve partikülleri çıkarın. Bir cam kaydırağı% 100 izopropanol ile durulayarak ve daha sonra yüzeyi havayla kurutarak temizleyin. Plazma, plazma yapıştırıcısı kullanarak hem cam kaydırağı hem de PDMS'yi bir milibar oksijen plazması ile bir dakika boyunca tedavi eder.Plazma ile işlenmiş PDMS'yi cam kaydırağa bakan, plazma ile işlenmiş tarafı yukarı bakacak şekilde yerleştirerek PDMS'yi cam kaydırağa yapıştırın. Yapıştırma işlemini tamamlamak için slaydı en az 30 dakika boyunca 65 santigrat dereceye ayarlanmış bir fırına yerleştirin. Yüzey hidrofobikliğini sağlamak için tüm mikroakışkan kanalları florlu yüzey işleme ile tedavi edin, ardından cihazı en az 10 dakika boyunca 65 santigrat derecede pişirin.Hem poliakrilamid, hem PAA, hem de hidrofloroether veya HFE, çözelti içeren şırıngları şırınna pompalarına yükleyin. Her iki şırıngayı da polietilen boru kullanarak mikroakışkan cihaza bağlayın. Damla üretim cihazını çalıştırın ve damlacıklardan bir mililitreyi 15 mililitrelik bir toplama tüpünde toplayın, ardından polimerizasyon için oda sıcaklığında üç saat kuluçkaya yatırın.Kuluçkadan sonra, pipetleme ile alt yağ tabakasını çıkarın. Kimyasal demülsifiye olarak 15 mililitrelik toplama tüpüne HFE yağına bir mililitre %20 PFO ekleyin. Karıştırdıktan sonra, 2000 x g'daki 15 mililitrelik toplama tüpünü iki dakika boyunca aşağı çevirin.Pipetleme yaparak alt katmanı çıkarın ve işlemi bir kez daha tekrarlayın. 15 mililitrelik toplama tüpüne heksan cinsinden iki mililitre%2 sorbitan monooleat ekleyin ve girdap edin. Tüpü üç dakika boyunca 3000 x g'da döndürün ve yüzey aktif madde çözeltisini çıkarmak için pipetleyarak süpernatantı çıkarın.Bunu iki kez tekrarlayın. Beş mililitre TEBST tamponu ekleyin ve iyice karıştırın, ardından üç dakika boyunca 3000 x g'da aşağı döndürün ve borulama ile süpernatantı çıkarın. Bunu üç kez tekrarlayın, sonra TEBST'in beş mililitresinde yeniden dirildi.Parçacıkları peletmek için 6000 x g'da bir dakika santrifüj yaparak parçacık şablonlu emülsifikasyon için poliakrilamid parçacıkları hazırlayın. Daha sonra pipetleme ile süpernatant çıkarın ve peletin steril suya yeniden ıslatın. Kalan TEBST'leri çıkarmak için üç kez tekrarlayın.Metin el yazmasında açıklandığı gibi, bir PCR ana karışımı, uygun astarlar ve floresan hidroliz probu kullanarak, dağılım fazını taze bir 15 mililitre santrifüj tüpünde hazırlayın. Bir tüp rotator kullanarak, nazik ajitasyon altında beş dakika oda sıcaklığında kuluçkaya yatırın. Dispersiyon fazını 6000 x g'da bir dakika santrifüj edin ve üst yapıyı çıkarın.Peleta bir mikroliter Saccharomyces cerevisiae genomik DNA ekleyin ve pipetleme veya güçlü dokunma ile iyice karıştırın. Emülsifikasyon için tüpe HFE yağına 200 mikrolitre%2 florosurfactant ekleyin. Boruyu pipetle veya dokunmayla peleti yerinden sökün ve ardından 30 saniye boyunca 3000 RPM'de girdap.Emülsiyonların bir dakika yetinmesine izin verin, ardından alt yağ fazının 100 mikrolitresini çıkarın ve bu hacmi HFE yağından taze% 2 florosurfactant ile değiştirin. Karıştırmak için tüpü birkaç kez hafifçe ters çevirin. Küçük uydu damlacıkları çıkarılana kadar bunu üç kez veya daha fazla tekrarlayın.İki ila beş dakika yerleştikten sonra, alt yağ fazını çıkarın. Florokarbon yağını %5 florosurfactant ile değiştirin. Pipet 100 mikrolitre numune 200 mikrolitre PCR tüpleri içine, ve PCR tüpleri bir termosik içine yerleştirin.Örneği floresan görüntüleme için bir sayım slaydına pipetleyin ve örneği görüntüleyin. Parçacık şablonlu emülsifikasyon mükemmel monodispersiteyi karşılar. Fazla süpernatant çıkarıldığında stabilizasyon yüzey aktif madde eklenir ve numune emülsiyonu oluşturmak için girdaplanır.Elde edilen damlacıklar, reaksiyon için gerekli reaktifleri ve örnek molekülleri veya hücreleri içeren parçacık çekirdeği ve sulu numuneden oluşur. Templating parçacıklı polidispersed damlacıklar yetersiz girdap olduğunu gösterir. Bir diğer konu da kapsülleme verimliliğini düşüren aşırı uyduların üretilmesidir.Uydular toplam kapsüllenmiş numune hacminin en fazla %10'unu oluşturmalıdır. Taze yağ ile yıkanarak emülsiyondan temizlenebilirler. PTE'nin faydası, güçlendirilmiş hedefler içeren damlacıklar floresan hale geldiğinde, hedeflerin doğrudan nicelleştirilmesine izin verdiğinde dijital PCR'de gösterilebilir.Floresan damlacıklar, hedef nadir olduğunda ve bol olduğunda çok az pozitif verir. Bu sonuçlar, piyasada bulunan poliakrilamid parçacıkları kullanılarak tekrarlanabilir ve aynı aralıkta doğru ölçümler elde edilir. Süpernatant'ın dispersiyon aşamasından çıkarılması numune kapsülleme için önemlidir.Pelet ve süpernatant hacmini bilmek, ikisi arasındaki arayüzü tanımlamaya yardımcı olabilir. Şüpheye düştüğünüzde, üst tarafı kaldırma tarafında hata.

Research

JoVE Journal

Biology

High Speed Droplet-based Delivery System for Passive Pumping in Microfluidic Devices

Mikroakışkan Cihazlar Pasif pompalanması için Yüksek Hızlı Damlacık tabanlı Dağıtım Sistemi

A novel microfluidic system has been developed that uses the phenomenon of passive pumping along with a user controlled droplet based fluid delivery ...

Analysis of Schwann-astrocyte Interactions Using In Vitro Assays

Analysis of Schwann-astrocyte Interactions Using In Vitro Assays

Schwann-astrosit Etkileşimleri Analizi In Vitro Tahliller

Schwann cells are one of the commonly used cells in repair strategies following spinal cord injuries. Schwann cells are capable of supporting axonal ...

Two Types of Assays for Detecting Frog Sperm Chemoattraction

İki Kurbağa Sperm Chemoattraction saptamak için Tahliller Türleri

Sperm chemoattraction in invertebrates can be sufficiently robust that one can place a pipette containing the attractive peptide into a sperm suspension ...

Coupled Assays for Monitoring Protein Refolding in Saccharomyces cerevisiae

Coupled Assays for Monitoring Protein Refolding in Saccharomyces cerevisiae

İzlenmesi protein refolding için birleştiğinde Tahliller<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em

Proteostasis, defined as the combined processes of protein folding/biogenesis, refolding/repair, and degradation, is a delicate cellular balance that must ...

Viability Assays for Cells in Culture

Kültür hücreleri için Canlılık Tahliller

Manual cell counts on a microscope are a sensitive means of assessing cellular viability but are time-consuming and therefore expensive. Computerized ...

In vitro Cell Migration and Invasion Assays

In vitro Cell Migration and Invasion Assays

Vitro Hücre Göç ve Invasion Tahliller

Migration is a key property of live cells and critical for normal development, immune response, and disease processes such as cancer metastasis and ...

Isolation and Fluorescence Imaging for Single-particle Reconstruction of Chlamydomonas Centrioles

Isolation and Fluorescence Imaging for Single-particle Reconstruction of Chlamydomonas Centrioles

Yalıtım ve floresan görüntüleme Chlamydomonas Centrioles tek-parçacık yeniden inşası için

Centrioles are large macromolecular assemblies important for the proper execution of fundamental cell biological processes such as cell division, cell ...

Droplet Barcoding-Based Single Cell Transcriptomics of Adult Mammalian Tissues

Damlacık tek hücre barkodlama tabanlı Transcriptomics yetişkin memeli dokuların

The analysis of single cell gene expression across thousands of individual cells within a tissue or microenvironment is a valuable tool for identifying ...

Rapid Lipid Droplet Isolation Protocol Using a Well-established Organelle Isolation Kit

Bir Well-established organel izolasyon Kit kullanarak hızlı Lipid damlacık yalıtım Protokolü

Lipid droplets (LDs) are bioactive organelles found within the cytosol of the most eukaryotic and some prokaryotic cells. LDs are composed of neutral ...

Dissection and Lipid Droplet Staining of Oenocytes in Drosophila Larvae

Dissection and Lipid Droplet Staining of Oenocytes in Drosophila Larvae

Drosophila Larvalarında Oenositlerin Diseksiyonu ve Lipid Damlacık Boyaması

Lipids are essential for animal development and physiological homeostasis. Dysregulation of lipid metabolism results in various developmental defects and ...