Name: photodegradable hydrogel interfaces for bacteria screening, selection, and isolation
Uploaded: 2021-11-04T13:00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Photodegradable Hydrogel Interfaces for Bacteria Screening, Selection, and Isolation at JoVE.com

מחקר זה נתמך על ידי NSF CAREER Award #1944791.

<ol>
	<li>Welch, J. D., 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=Selective+single+cell+isolation+for+genomics+using+microraft+arrays.">Selective single cell isolation for genomics using microraft arrays.</a> Nucleic Acids Research. 44 (17), 8292-8301 (2016).</li><li>Lim, J. W., Shin, K. S., Moon, J., Lee, S. K., Kim, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+platform+for+high-throughput+screening+of+small+mutant+libraries.">A microfluidic platform for high-throughput screening of small mutant libraries.</a> Analytical Chemistry. 88 (10), 5234-5242 (2016).</li><li>Ishii, S., Tago, K., Senoo, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+analysis+and+isolation+for+microbiology+and+biotechnology:+Methods+and+applications.">Single-cell analysis and isolation for microbiology and biotechnology: Methods and applications.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 86 (5), 1281-1292 (2010).</li><li>Nichols, D., 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=Use+of+ichip+for+high-throughput+in+situ+cultivation+of+“uncultivable+microbial+species”.">Use of ichip for high-throughput in situ cultivation of “uncultivable microbial species”.</a> Applied and Environmental Microbiology. 76 (8), 2445-2450 (2010).</li><li>Oliver, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+findings+on+the+viable+but+nonculturable+state+in+pathogenic+bacteria.">Recent findings on the viable but nonculturable state in pathogenic bacteria.</a> FEMS Microbiology Reviews. 34 (4), 415-425 (2010).</li><li>Zhao, X., Zhong, J., Wei, C., Lin, C. W., Ding, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+perspectives+on+viable+but+nonculturable+state+in+foodborne+pathogens.">Current perspectives on viable but nonculturable state in foodborne pathogens.</a> Frontiers in Microbiology. 8, 580 (2017).</li><li>Wang, X., Gou, X., Chen, S., Yan, X., Sun, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+manipulation+tool+with+combined+microwell+array+and+optical+tweezers+for+cell+isolation+and+deposition.">Cell manipulation tool with combined microwell array and optical tweezers for cell isolation and deposition.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 23 (7), 075006 (2013).</li><li>Lewis, W. H., Tahon, G., Geesink, P., Sousa, D. Z., Ettema, T. J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Innovations+to+culturing+the+uncultured+microbial+majority.">Innovations to culturing the uncultured microbial majority.</a> Nature Reviews Microbiology. 19 (4), 225-240 (2020).</li><li>Poonlapdecha, W., 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=Antibody-conjugated+ferromagnetic+nanoparticles+with+lateral+flow+test+strip+assay+for+rapid+detection+of+Campylobacter+jejuni+in+poultry+samples.">Antibody-conjugated ferromagnetic nanoparticles with lateral flow test strip assay for rapid detection of Campylobacter jejuni in poultry samples.</a> International Journal of Food Microbiology. 286, 6-14 (2018).</li><li>Wang, Z., Cai, R., Gao, Z., Yuan, Y., Yue, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunomagnetic+separation:+An+effective+pretreatment+technology+for+isolation+and+enrichment+in+food+microorganisms+detection.">Immunomagnetic separation: An effective pretreatment technology for isolation and enrichment in food microorganisms detection.</a> Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 19 (6), 3802-3824 (2020).</li><li>Blainey, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+future+is+now:+Single-cell+genomics+of+bacteria+and+archaea.">The future is now: Single-cell genomics of bacteria and archaea.</a> FEMS Microbiology Reviews. 37 (3), 407-427 (2013).</li><li>Shrirao, A. B., 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=Microfluidic+flow+cytometry:+The+role+of+microfabrication+methodologies,+performance+and+functional+specification.">Microfluidic flow cytometry: The role of microfabrication methodologies, performance and functional specification.</a> Technology. 06 (01), 1-23 (2018).</li><li>Kou, S., Cheng, D., Sun, F., Hsing, I. -. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+and+microbial+engineering.">Microfluidics and microbial engineering.</a> Lab on a Chip. 16 (3), 432-446 (2016).</li><li>Kehe, J., 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=Massively+parallel+screening+of+synthetic+microbial+communities.">Massively parallel screening of synthetic microbial communities.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 116 (26), 12804-12809 (2019).</li><li>Tibbitt, M. W., Kloxin, A. M., Sawicki, L. A., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+and+degradation+of+chain+and+step-polymerized+photodegradable+hydrogels.">Mechanical properties and degradation of chain and step-polymerized photodegradable hydrogels.</a> Macromolecules. 46 (7), 2785-2792 (2013).</li><li>Kloxin, A. M., Kasko, A. M., Salinas, C. N., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photodegradable+hydrogels+for+dynamic+tuning+of+physical+and+chemical+properties.">Photodegradable hydrogels for dynamic tuning of physical and chemical properties.</a> Science. 324 (5923), 59-63 (2009).</li><li>Van Der Vlies, A. J., Barua, N., Nieves-Otero, P. A., Platt, T. G., Hansen, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+demand+release+and+retrieval+of+bacteria+from+microwell+arrays+using+photodegradable+hydrogel+membranes.">On demand release and retrieval of bacteria from microwell arrays using photodegradable hydrogel membranes.</a> ACS Applied Bio Materials. 2 (1), 266-276 (2019).</li><li>Barua, N., 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=Simultaneous+discovery+of+positive+and+negative+interactions+among+root+microbiome+bacteria+using+microwell+recovery+arrays.">Simultaneous discovery of positive and negative interactions among root microbiome bacteria using microwell recovery arrays.</a> Frontiers in Microbiology. 11, 3361 (2021).</li><li>Fattahi, N., 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=Photodegradable+hydrogels+for+rapid+screening,+isolation,+and+genetic+characterization+of+bacteria+with+rare+phenotypes.">Photodegradable hydrogels for rapid screening, isolation, and genetic characterization of bacteria with rare phenotypes.</a> Biomacromolecules. 21 (8), 3140-3151 (2020).</li><li>Masigol, M., Barua, N., Retterer, S. T., Lokitz, B. S., Hansen, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+copatterning+strategies+using+azlactone-based+block+copolymers.">Chemical copatterning strategies using azlactone-based block copolymers.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena. 35 (6), (2017).</li><li>Masigol, M., Barua, N., Lokitz, B. S., Hansen, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabricating+reactive+surfaces+with+brush-like+and+crosslinked+films+of+azlactone-functionalized+block+co-polymers.">Fabricating reactive surfaces with brush-like and crosslinked films of azlactone-functionalized block co-polymers.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (136), e57562 (2018).</li><li>Timm, A. C., Halsted, M. C., Wilmoth, J. L., Retterer, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+and+tracking+of+microbial+community+development+within+a+microwell+array+platform.">Assembly and tracking of microbial community development within a microwell array platform.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (124), e55701 (2017).</li><li>. DNeasy Blood &amp; Tissue Handbook - QIAGEN Available from: <a target="_blank" href="https://www.qiagen.com/us/resources/resourcedetail?id=68f29296-5a9f-40fa-8b3d-1c148d0b3030&amp;lang=en">https://www.qiagen.com/us/resources/resourcedetail?id=68f29296-5a9f-40fa-8b3d-1c148d0b3030&amp;lang=en</a> (2021)</li><li>Baldwin, A. D., Kiick, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+degradation+of+Maleimide-Thiol+adducts+in+reducing+environments.">Tunable degradation of Maleimide-Thiol adducts in reducing environments.</a> Bioconjugate Chemistry. 22 (10), 1946-1953 (2011).</li><li>Shokrzadeh, M., Mohammadpour, A. <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+a+modified+salt-out+method+for+DNA+extraction+from+whole+blood+lymphocytes:+A+simple+and+economical+method+for+gene+polymorphism.">Evaluation of a modified salt-out method for DNA extraction from whole blood lymphocytes: A simple and economical method for gene polymorphism.</a> Pharmaceutical and Biomedical Research. 4 (2), 28 (2018).</li><li>Hansen, R. 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=Stochastic+assembly+of+bacteria+in+microwell+arrays+reveals+the+importance+of+confinement+in+community+development.">Stochastic assembly of bacteria in microwell arrays reveals the importance of confinement in community development.</a> PLoS One. 11 (5), 0155080 (2016).</li><li>Halsted, 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=Development+of+transparent+microwell+arrays+for+optical+monitoring+and+dissection+of+microbial+communities.">Development of transparent microwell arrays for optical monitoring and dissection of microbial communities.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena. 34 (6), (2016).</li><li>Zustiak, S. P., Wei, Y., Leach, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein-Hydrogel+Interactions+in+Tissue+Engineering:+Mechanisms+and+Applications.">Protein-Hydrogel Interactions in Tissue Engineering: Mechanisms and Applications.</a> Tissue Engineering. Part B, Reviews. 19 (2), 160 (2013).</li><li>Kandemir, N., Vollmer, W., Jakubovics, N. S., Chen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+interactions+between+bacteria+and+hydrogels.">Mechanical interactions between bacteria and hydrogels.</a> Scientific Reports. 8 (1), 10893 (2018).</li></ol>

RRH ו- AJV הגישו פטנט על טכנולוגיה זו. המחברים הנותרים מצהירים שאין ניגוד אינטרסים.

כתב יד זה מדגים את השימוש בהידרוג'לים הניתנים להקרנה ובידוד של חיידקים. החומר והגישה מאפשרים תרבות תפוקה גבוהה, שליטה על מדיה צמיחה ותנאי צמיחה, ומיצוי תאים נקיים ומדויקים בצורה פשוטה וחסכונית. החילוץ דורש רק מיקרוסקופ פלואורסצנטי בשילוב עם כלי התאורה בדוגמת וניתן לעשות זאת באופן רציף כדי לבודד מטרות תאים מרובות. כל מיצוי לוקח 5-10 דקות לבצע, ועד 30 מושבות ממוקדות הוסרו הידרוג'ל יחיד. יתרון מרכזי של הגישה הוא הסתגלותה למגוון פורמטים שונים של בדיקות, כפי שהודגם כאן עם הקרנה הן של הידרוג'לים בתפזורת והן מערכי מיקרווול. תהליך ההפרדה בשני הפורמטים שימש בהצלחה כדי לבודד חיידקים המציגים התנהגות צמיחה ייחודית עבור genotyping במורד הזרם לאחר תרבית ותצפית מיקרוסקופית, יכולת קריטית לחיבור גנוטיפ התא פנוטיפ. עד כה, אפיונים גנומיים של חיידקים שחולצו מממשקים אלה כללו רצף אמפלייקון 16S לזיהוי אוספים מרובי מינים של חיידקים ממיקרוביומים סביבתיים המייצרים התנהגות צמיחה מתפתחת18, ולרצף גנום שלם כדי לזהות בהצלחה מוטציות גנטיות הגורמות לפרופילי צמיחה נדירים בתאים הנמצאים בתוך ספריות מוטציות19.
שימוש הידרוג'ל בתפזורת עבור הקרנת תאים ובידוד הוא הפורמט הפשוט והפשוט ביותר. הידרוג'לים הניתנים לצילום בתפזורת נוצרים במהירות (25 דקות) לאחר ערבוב המבשרים מעל כיסויי זכוכית שקופים כדי לתמצת תאים במטריצה תלת-ממדית של תרבית תאים המצולמת במיקרוסקופ פלואורסצנטיות זקוף או הפוך סטנדרטי. לכן, לשיטה יש פוטנציאל להיות תרגום למעבדות מיקרוביולוגיה נפוצות שאין להן משאבי מיקרו-פיבריות או מומחיות. החיסרון בפורמט זה הוא שהתאים מכוונים באופן אקראי לאורך ההידרוג'ל התלת מימדי. לכן, תאים יכולים להופיע מחוץ למישור המוקד כאשר הדמיה עם מטרות הגדלה גבוהות יותר ומיצוי יכול להיות קשה אם מושבות התאים מכוונות קרוב מדי זו לזו או אם יש שכבת-על אנכית של מושבות. הפקדת הידרוג'ל דק (<13 מיקרומטר) כמתואר היא קריטית כדי להקל על חיסרון זה. חשיפה בדפוסי אור צולב שבורים(איור 4B) עדיפהכאן, שכן דפוס זה גורם לתאים ללא הידרוג'ל שיש להם חשיפה מינימלית לאור UV וניתן לשחזר אותם בקלות באמצעות ציפוי.
לעומת זאת, פורמט מערך microwell מספק ממשק מבוקר יותר, כמו תאי חיידקים מחולקים microwells נפרד המשמשים תרבות קטנה או אתרי תרבויות משותפות17,18,26. ממד מיקרווול, גובה וצפיפות מפוברקים בדיוק בטכניקות פוטוליתוגרפיות סטנדרטיות. בהשוואה הידרוג'ל בתפזורת, חיידקים ניתן לחלץ מערכי microwell עם רמה גבוהה יותר של ספציפיות וסיכוי נמוך יותר של זיהום צולב, כמו התאים נמצאים רק במקומות מוגדרים מראש, לא מפוזרים באופן אקראי ברחבי הידרוג'ל. הריכוז והיחסים של תאי חיידקים בתמיסת הזריעה יכולים גם להיות מגוונים כדי לשלוט בכמות ובהרכב של אינוקולום microwell באמצעות תהליך זריעה שהתאפיין בדוחות קודמים26, נותן למשתמש גמישות בעיצוב הניסיוני של המסך. החיסרון העיקרי של סינון עם פורמט מערך microwell הוא הזמן הנוסף ואת המומחיות הנדרשים עבור microfabrication. ייצור מיקרווולים הוערך בעלות של כ-10 דולר למערך, הכולל עלויות חומרים והוצאות חדר נקי. בנוסף, מערכי microwells עשויים באופן מסורתי מסיליקון, אשר יכול לגרום קשיי הדמיה שכן המצעים אינם שקופים. יתר על כן, כמות גבוהה של פיזור אור מפני הסיליקון יכולה להגביל את ההדמיה בתוך המיקרווולים ויכולה להקטין את רזולוציית התבנית במהלך חשיפה להידרוג'ל עם אור UV מכלי התאורה המעוצב (באיור 8A,B). מיקרווולים דומים מפוברקים על מצעים קוורץ שקופים כדי לטפל בסוגים אלה של מגבלות27; עם זאת, ייצור זה הוא הרבה יותר קשה. חשיפה לדפוסי טבעת המאירים את היקף הבאר עדיפה כאן לשחרר תאים חופשיים מהבארות תוך מזעור החשיפה לקרינת UV.
הבעיה הנפוצה ביותר המתרחשת בכל פורמט היא ניתוק ההידרוג'ל מהמצע הבסיסי במהלך התרבות עקב נפיחות הידרוג'ל. אם זוהי בעיה עבור הידרוג'ל בתפזורת, נוכחות, צפיפות ואחידות של קבוצות תיול בשכבת ההתקשרות הכימית (MTPS) על פני השטח של כיסוי זכוכית הבסיס יש לאמת באמצעות טכניקת אפיון פני השטח המתאימה (XPS, ATR-FTIR, AFM וכו '). צפיפות נמוכה של קבוצות תיול פני השטח עקב פונקציונליזציה משטח לא יעיל יכול להוביל אינטראקציה חלשה בין המצע לבין הידרוג'ל. אם מתרחשת רמה נמוכה של תיבולציה על פני השטח, יש לבדוק את היציבות של פתרון MTPS. יש להקפיד בניקוי הראשוני של מגלשת הזכוכית כדי להבטיח משטח נקי לפני טיפול MTPS, ויש לנקוט בזהירות כדי להבטיח את השימוש בטולואן נטול מים במהלך תגובת פני השטח של MTPS (פרוטוקול סעיף 4). במקרה של מערכי microwell, משטחים אינם thiolated, הידרוג'ל במקום לצרף דרך מילוי חלקי של בארות עם הידרוג'ל, אשר מעגן את הידרוג'ל למצע הסיליקון17. אם ניתוק הידרוג'ל הוא בעיה במערכת זו, יותר microwells או תכונות microscale אחרות ניתן לחרוט לתוך המערך כדי לעגן עוד יותר את הידרוג'ל למצע כדי לקדם התקשרות חזקה יותר.
מגבלה של הטכניקה בכל אחד מהפורמטים היא היציבות המוגבלת של ההידרוגלים בנוכחות חיידקים. צוין כי חיידקים מסוימים, כגון A. tumefaciens, יכול לבזות את ההידרוג'ל במהלך 5-7 ימים17,19, אשר מגביל את זמן הניסוי. החקירה הנוכחית של מנגנוני השפלה חיידקית נמצאת בעיצומה; ההשערה היא כי קבוצות אסתר הנוכחיות מן המונומרים ניאקרילט כפופים הידרוליזה בתיווך חיידקים ו / או השפלה אנזימטית, כפי שצוין במערכות אחרות17. פיתוח כימיה הידרוג'ל יציבה יותר יאריך את הזמן שבו חיידקים יכולים להישאר בהידרוג'ל וירחיב את המסך למיקרואורגניזמים עם שיעורי צמיחה איטיים יותר. מגבלה שנייה היא כי בשתי הפורמטים, שחזור התא ומיצוי להתרחש בסביבה פתוחה, וכתוצאה מכך נפחי מיצוי גבוהים יחסית (30-100 μL), אשר יכול להיות רגיש לזיהום חיצוני. לכן, יש לתת טיפול כדי להבטיח מספיק תאים נוכחים ממושבות היעד תוך מזעור נפח פתרון החילוץ. כדי להשיג מספיק תאים ל ציפוי והתאוששות או להפקת חומר DNA, נצפתה כי הידרוג'ל בתפזורת, תאים חייבים להיות בתרבית מספיק זמן כדי להגיע קטר המושבה של לפחות 10 מיקרומטר. כדי להנמיך את הנפח הנדרש להפקת תאים, נצפתה כי השימוש במזרק מיקרוליטר וצינורות (איור 2) היה יעיל יותר מאשר צנרת. הצינורות אפשרו לבודדים להילקח מנקודת השחרור בצורה מדויקת יותר, מה שדורש פחות נפח פתרון והורדת הסיכוי לזיהום.
עבודה עתידית כרוכה בהבנת ההשפעה של תכונות מכניות הידרוג'ל על צמיחת התא, כמו תכונות מכניות של הידרוג'ל אלה נשלטים היטב על ידי הבחירה של מבשרי מונומר מבוסס PEG מתאימים של משקולות מולקולריות שונות28, ואינטראקציות מכניות ככל הנראה לשחק תפקיד חשוב בהתנהגות חיידקים29. כמו חומרים הידרוג'ל ניתן לשלב בקלות לתוך מגוון רחב של מערכות והתקנים שונים, פיתוח נוסף מתמקד גם בשילוב של חומר זה לתוך מערכות microfluidic. זה יפחית את פתרון החילוץ femtoliter כדי כרכים picoliter, לעומת אמצעי אחסון 30-100 μL מסורתיים הנדרשים כעת בתבנית האוסף הפתוח. נפחי פתרונות קטנים יותר יפחיתו מאוד את הזיהום הפוטנציאלי ויזיזו את הגישה לבידוד ואפיון של תאים בודדים.

בידוד תאים עם התנהגויות ייחודיות מסביבה מורכבת והטרוגנית הוא בסיסי להשגת מידע גנטי בביולוגיה1. במיקרוביולוגיה, הבחירה והבידוד של חיידקים נדירים או ייחודיים לאחר התצפית הופכים חשובים ביישומים רבים הדורשים קשר בין מידע גנומי למידע פנוטיפי נצפה. יישומים אלה כוללים בחירת זנים נדירים פנוטיפיקיים מספריות מוטנטיות2, בחירת מיקרואורגניזמים keystone מקהילות מיקרוביות מורכבות3,4, ובחירת חיידקים נדירים פנוטיפיים אך חשובים מאוכלוסיות איזוגניות. בידוד של תאים קיימא אך לא תרבותיים (VBNC) מאוכלוסיית חיידקים הוא דוגמה חשובה של האחרון, שבו תאים עם פנוטיפ VBNC מוסתרים לעתים קרובות באוכלוסיות חיידקים ב 1:102 עד 1:105 יחסים5,6. בשל הקשיים הנרחבים בבידוד חיידקים, הרבה עדיין לא ידוע על מיקרואורגניזמים נדירים פנוטיפיים רבים. מגבלות אלה מדגישות את הצורך בטכניקות בידוד תאים כדי לזהות תחילה את תא היעד או התאים מתערובת ולאחר מכן לאחזר ולבודד אותם לניתוח מולקולרי במורד הזרם7.
חלק מהשיטות הנפוצות ביותר לבידוד תאים כוללות ציטומטריית זרימה ומיון תאים מופעל פלואורסצנטי (FACS)8, הפרדה אימונומית9,10,ומיקרופלואידיקה11. בעוד שיטות בידוד אלה יש ערך גבוה, יש להם גם חסרונות המגבילים את השימוש בהם. לדוגמה, FACS יכול לספק בידוד מיקרוביאלי שגרתי ברמת תא אחד לניתוח גנומי מעקב3, אך לעתים קרובות מוגבל על ידי הזמינות וההוצאות שלו, כמו גם בעיות זיהום במורד הזרם11. גישות מבוססות מיקרופלואידיות כגון ציטומטריית זרימה מיקרופלואידית זכו לתשומת לב רבה, אשר, בהשוואה לציטומטריית זרימה קונבנציונלית, מאפשרת ירידה משמעותית בנפח המדגם הנדרש12. עם זאת, הפרדה ואחזור של אוספים בודדים או קטנים של תאים ממכשירים מיקרופלואידיים היא לעתים קרובות בעיה מאתגרת שבדרך כלל דורשת התקנה מורכבת יותר ועיצוב המכשיר13. גישות מבוססות מיקרופלואידיות רבות מאפיינות תאים גנטית לפני שהם נקלטים ונצפתם במכשיר14, הגבלת מספר המינים הייחודיים שנצפו בעת ביצוע מסך פונקציונלי. בהתחשב במגבלות אלה, נדרשת חדשנות נוספת של שיטות וחומרים מעשיים לבדיקת תאים ובידוד לשימוש נרחב במעבדות רבות.
מאמר זה מציג גישה חדשה ומבוססת חומרים להקרנת חיידקים ובידוד. השיטה משתמשת הידרוג'לים פוטו-הדרגתיים עבור אנקפסולציה של תאים, תרבית, תצפית מיקרוסקופית, ושחרור לפי דרישה והתאוששות של חיידקים ממוקדים עם פנוטיפים ייחודיים. הידרוג'לים מתוכננים להכיל גודל רשת 10 ננומטר, שבו כל crosslink מכיל o- קבוצות ניטרוציל15. החומר מתמצת או לוכד תאים לתצפית תוך מתן אפשרות לפיזור חומרים מזינים ומוצרי פסולת לתאים וממנו לתרבות. חשיפת החומר למקור אור UV בדוגמת 365 ננומטר באמצעות מיקרוסקופ זקוף מאפשרת השפלה מקומית של ההידרוג'ל באמצעות פוטוקלאבאג'ל של קבוצות o-nitrobenzyl16, 17. השפלה מפעילה את השחרור הסלקטיבי של תאים להתאוששות לניתוח במורד הזרם, כולל ניתוח גנומי, ואולי, פרוטאומי ותעתיק. ההתקנה והפרוטוקול הניסיוניים הם פשוטים יחסית, זולים ותרגומים למעבדות מיקרוביולוגיה. זה דורש רק אנקפסולציה של תאים באמצעות היווצרות הידרוג'ל, תצפית של תאים שנתפסו עם מיקרוסקופ בהיר ופלואורסצנטיות זקוף, והארה של תאים מעניינים עם מקור אור UV בדוגמת לאחזור.
יתרון מרכזי בגישה מבוססת חומרים זו להקרנה הוא יכולת ההסתגלות שלה לפורמטי הקרנה שונים. בתבנית הבסיסית ביותר שלה, החומר יכול לשמש להקרנה על ידי אנקפסולציה של אוסף תאים הטרוגניים הידרוג'ל בתפזורת. תאים נצפים לאחר מכן עבור פנוטיפ הרצוי, ותאים בודדים של עניין מוסרים עבור אפיון גנומי. בפורמטים משוכללים יותר, ניתן לשלב את החומר גם בהתקני מעבדה על שבב כדי לספק שחרור ואחזור מדויקים של התא מהאזורים הרצויים של המכשיר. שני הפורמטים מתוארים כאן, ושניהם אפשרו הקרנה מיקרוביאלית חדשנית לאחרונה ויישומי בחירה17,18,19. השיטה מודגמת כאן עם אורגניזמים גרם שלילי מודל(Escherichia coli, אגרובקטריום tumefaciens) ואורגניזם גרם חיובי מודל (Bacillus subtilis) והוא הורחב בקלות למגוון של חיידקים אחרים.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>(3-Mercaptopropyl)triethoxysilane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>175617-25G</td>
			<td>&#62; 95%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alconox detergent powder</td>
			<td>Alconox</td>
			<td>1104</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ammonium sulfate</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>A702-500</td>
			<td>Certified ACS Granular</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autoclave SK300C</td>
			<td>Yamato Scientific</td>
			<td>18016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bacillus subtilis 1A1135</td>
			<td>Bacillus Genetic Stock Center</td>
			<td>1A1135</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Brightfield upright microscope</td>
			<td>Olympus Corporation</td>
			<td>BX51</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride, anhydrous</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>C614-500</td>
			<td>For Desiccators Pellets, 4-20 Mesh</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge 5702</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5702</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Citric acid monohydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>C1909-500G</td>
			<td>ACS reagent, &#62; 99.0%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D-Glucose (Dextrose)</td>
			<td>VWR Amresco Life Science</td>
			<td>0188-1KG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dneasy Blood &#38; Tissue Kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>69504</td>
			<td>DNA purification kit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DOWSIL 184 silicone elastomer base</td>
			<td>Dow Silicones Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Storage temperature: -30-60 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DOWSIL 184 silicone elastomer curing agent</td>
			<td>Dow Silicones Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Storage temperature: &#60; 32 C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EPOCH2 microplate spectrophotometer</td>
			<td>BioTek Instruments</td>
			<td>EPOCH2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Escherichia coli ATCC 25922</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>R19020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol, anhydrous</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>459844</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand microscope cover glass</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12540A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherfinest premium microscope slides plain</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-544-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen peroxide solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>216763-500ML</td>
			<td>Contains inhibitor, 30 wt% in H2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incu-Shaker Mini</td>
			<td>Benchmark</td>
			<td>E5-0014-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>190764</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnesium sulfate, 7-hydrate</td>
			<td>Macron Fine Chemicals</td>
			<td>6066-04</td>
			<td>Avantor Performance Materials, Inc.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>179337-4L</td>
			<td>ACS reagent, &#62; 99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NanoDrop One spectrophotometer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>ND-ONEC-W</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen, compressed</td>
			<td>Matheson</td>
			<td>UN1066</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen plasma cleaner</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC-001-HP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pentaerythritol tetra(mercaptoethyl) polyoxyethylene (4 arm-PEG)</td>
			<td>NOF America Corporation</td>
			<td>PTE-100SH</td>
			<td>Sunbright-PTE-100SH</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate buffered saline (PBS), 10X</td>
			<td>VWR Amresco Life Science</td>
			<td>K813-500ML</td>
			<td>Store between 15 &#176;C&#8211;30 &#176;C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethyl siloxane (PDMS) Slygard 184</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>4019862</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polygon400</td>
			<td>Mightex</td>
			<td>DSI-D-000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Premium microscope slides</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>12-544-4</td>
			<td>25 x 75 x 1 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Sigma Life Science</td>
			<td>S5886-500G</td>
			<td>Bioreagent, suitable for cell culture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S8045-500G</td>
			<td>BioXtra, &#62; 98%, pellets (anhydrous)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium phosphate monobasic dihydrate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>71505-250G</td>
			<td>BioUltra, for molecular biology, &#62; 99.0% (T)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel thickness gage</td>
			<td>Precision Brand Products</td>
			<td>77739</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulfuric acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>320501-2.5L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluene, anhydrous, 99.8%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>244511-1L</td>
			<td>Anhydrous, &#62; 99.8%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro (1H,1H,2H,2H perfluorooctyl) silane (TPS), 97%</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>448931-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tryptic soy broth</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>22092-500G</td>
			<td>For microbiology</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic sonicator</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>FS-110H</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

photodegradable hydrogel interfaces for bacteria screening, selection, and isolation

ביולוגים מנסים זה זמן רב להבין את הקשר בין פנוטיפ לגנוטיפ. כדי להבין טוב יותר את הקשר הזה, חיוני לפתח טכנולוגיות מעשיות המקשרות סינון תאים מיקרוסקופיים עם בידוד תאים בטוהר גבוה לניתוח גנטי במורד הזרם. כאן, השימוש של פולי (אתילן גליקול) hydrogels photodegradable להקרנה ובידוד של חיידקים עם פנוטיפים צמיחה ייחודיים מאוכלוסיות תאים הטרוגניים מתואר. השיטה מסתמכת על אנקפסולציה או לכידה של תאים עם הידרוג'ל, ואחריו תרבית, סינון מיקרוסקופי, ולאחר מכן שימוש בכלי דפוס אור ברזולוציה גבוהה לשליטה spatiotemporal של השפלת הידרוג'ל ושחרור של תאים נבחרים לתוך פתרון לאחזור. החלת דפוסי אור שונים מאפשרת שליטה על המורפולוגיה של התא שחולץ, ודפוסים כגון טבעות או צלבים יכולים לשמש כדי לאחזר תאים עם חשיפה אור UV ישיר מינימלי כדי להקל על נזק DNA לבודדים. יתר על כן, כלי דפוס האור מספק מינון אור מתכוונן כדי להשיג השפלה שונים ושיעורי שחרור תאים. זה מאפשר השפלה ברזולוציה גבוהה, המאפשר אחזור תאים עם דיוק מרחבי בקנה מידה מיקרון. כאן, השימוש בחומר זה כדי לסנן ולאחזר חיידקים הן הידרוג'ל בתפזורת והן ממכשירי מעבדה על שבב microfabricated הוא הודגם. השיטה זולה, פשוטה, וניתן להשתמש בה ליישומים נפוצים ומתפתחים במיקרוביולוגיה, כולל בידוד של זני חיידקים עם פרופילי צמיחה נדירים מספריות מוטנטיות ובידוד של קונסורציום חיידקי עם פנוטיפים מתפתחים לאפיונים גנומיים.

Watch this Scientific Journal Video about Photodegradable Hydrogel Interfaces for Bacteria Screening, Selection, and Isolation at JoVE.com

Photodegradable Hydrogel Interfaces for Bacteria Screening, Selection, and Isolation

השימוש הידרוג'לים פוטו-הדרגתיים כדי לבודד תאים חיידקיים על ידי שימוש בכלי טפיחה אור ברזולוציה גבוהה מדווח. נהלים ניסיוניים חיוניים, תוצאות ויתרונות של התהליך נבדקים. השיטה מאפשרת בידוד מהיר וזול של חיידקים ממוקדים המציגים פונקציות נדירות או ייחודיות מקהילות או אוכלוסיות הטרוגניות.

ממשקי הידרוג'ל הניתנים לצילום להקרנת חיידקים, בחירה ובידוד

Biologists have long attempted to understand the relationship between phenotype and genotype. To better understand this connection, it is crucial to ...

פרוטוקול זה נועד לבודד במהירות תאים מממשקי סינון עבור אפיון גנומי ויכולת זו היא משמעותית מכיוון שהיא יכולה לשלב תכונות תאים הניתנות לצפייה מקרוסקופית עם מידע גנומי. ניתן לבודד את תאי החיידקים הממוקדים מממשקי ההקרנה עם מיקום מרחבי גבוה באופן פשוט מבחינה תפעולית באמצעות טכניקה זו. הידרוג'ל יכול להיות מיושם בממשקי הקרנה אחרים.חומר הידרוג'ל יכול להיות משולב בקלות לתוך ערוצים microfluidic לאחזור לפי דרישה של תאים ממכשירים microfluidic. התחל על-ידי חנק המאגר המקשר באמצעות צפיפות התא הרצויה. הכן את פתרון המבשר הידרוג'ל בצינור מיקרוצנטריפוגה 0.5 מיליליטר על ידי הוספת 12.5 מיקרוליטרים של המאגר המקשר ו-5.6 מיקרוליטרים של פתרון ניקוד PEG ONB.ולבסוף, להוסיף 6.9 microliters של תמיסת PEG תיול זרוע האמה לתערובת. לתמצית תאים בתמיסת המבשר ההידרוג'ל, הניחו את כיסויי הבסיס התיאולה על צלחת פטרי נקייה והצבנו שני מרווחים משני הצדדים המנוגדים של כיסוי הכיסוי. תקן את המרווחים על מכסה הבסיס על ידי הדבקת המרווחים לצלחת פטרי.לאחר הוספת הנפח הרצוי של פתרון מבשר על שקופית זכוכית perfluoroalkated לא תגובתי, מניחים את השקופית על כיסוי הבסיס ומאפשרים להיווצרות הידרוג'ל להשלים בטמפרטורת החדר במשך 25 דקות. לאחר השלמת הג'ל, הסר בעדינות את שקופית הזכוכית perfluoroalkated. מניחים את המצע בצלחת פטרי 60 על 15 מ"מ המכילה מדיה ATGN בתוספת אנטיביוטיקה.זרע 700 מיקרוליטרים של השעיות תאים חיידקיים עם OD 600 של 0.1 מעל מצע מערך microwell ולהפוך את פתרון הקדמה הידרוג'ל כפי שהודגם בעבר באמצעות 12.5 microliters של פוספט חוצץ ATGN של pH שמונה. Pipette 12.5 מיקרוליטרים של פתרון מבשר על שקופית זכוכית perfluoroalkated ללא תגובתי ומניחים שני מרווחי פלדה 38 מיקרומטר על שני צדדים מנוגדים של מערך microwell מצע innoculated עם תאים. לאחר מכן הפוך את שקופית הזכוכית perfluoroalkated עם טיפת פתרון מבשר ולהניח טיפה באמצע המצע microwell.כאשר הידרוג'ל נוצר לאחר דגירה של 25 דקות בטמפרטורת החדר, להסיר בעדינות את שקופית הזכוכית מן המצע microwell ומניחים את המצע בצלחת פטרי המכילה מדיה ATGN בתוספת אנטיביוטיקה. מקם את הדגימה במחזיק PDMS והוסף את המדיה המוגדרת מעל המדגם כדי למנוע התייבשות מדגם ולספק פתרון מוביל לתאים שפורסמו. לאחר הבאת מראה הכיול למיקום, להתאים את מיקוד המיקרוסקופ כדי לקבל תמונה חדה של המושבות בתוך מערך הידרוג'ל או microwell ולבדוק כדי לזהות מושבות או בארות עניין.כאן, עצב את דפוסי האור בזמן שתצוגת המצלמה מציגה את המושבות בתוך המדגם כדי לבדוק דפוסים שונים להפקת תאים ולשמור את התבנית המוגדרת. לאחר מכן בחר את מקטע בקרת ההפעלה, הוסף את הרצף השמור תחת הכרטיסיה שכותרתה בשם המוצר של כלי התאורה בדוגמת המילוי. בחר באפשרות לגרות את התבנית כדי להציג ולהתאים את מיקום החשיפה הרצוי.לאחר מכן, התאם את עוצמת האור ל- 60% ואת זמן החשיפה ל- 40 שניות תחת הכרטיסיה בקרת LED והתחל את תהליך החשיפה. נטר את השפלת ההידרוג'ל בזמן אמת ומצב ברייטפילד כדי להבטיח את שחרור התא. כדי לאסוף את התא ששוחרר, שנה את מסנן המיקרוסקופ מברייטפילד ל- TRITC כדי לדמיין את האזור החשוף של המדגם בעין בלתי.לאחר שהאזור החשוף ממוקם, הנח את קצה הצינורות על הנקודה המוקרנת, ולאחר מכן שנה את מסנן המיקרוסקופ בחזרה לברייטפילד כדי לפקח על אחזור התא בזמן אמת. השתמש במזרק המחובר לקצה השני של הצינורות כדי למשוך בזהירות 200 מיקרוליטרים של פתרון המכיל את התאים המשוחררים ולהעביר את הפתרון לתוך צינור צנטריפוגה 1.5 מ"מ לניתוח DNA או ציפוי. דפוסי מיקרו אור UV שונים שימשו להפקת תאים הידרוג'ל בתפזורת, אשר השפיעו על המורפולוגיה של התאים ששוחררו.החשיפה לקרינת UV בתבנית טבעת הביאה לשחרור המושבה כולה עטופה בהידרוג'ל PEG מגן. לעומת זאת, על ידי חשיפת חלק או כל המושבה לאור UV, תאים יכולים להיות מופקים או כצביר תאים מצטברים או כתאים בודדים חופשיים. צפיפות זריעת התא ועובי ההידרוג'ל חשובים לתמצית תאים.ההידרוגלים הדקים יותר גרמו למושבות מיקרו עם חפיפה מינימלית של המושבה, בעוד ההידרוג'לים בעובי מוגבר גרמו למושבות חופפות, מה שעלול לגרום להפקת מושבות מרובות. מושבות חופפות יכולות לגרום לזיהום צולב במהלך החילוץ בשל האופי הדו מימדי של תבנית האור. כאשר מושבה עליונה סומנה כמטרה, המושבה הבסיסית חולצה גם איתה.ההשפעה של דפוסי מיקרו אור UV מגוונים על הכדאיות התא הוערך גם. כאשר מושבות מיקרו נחשפו למינונים מבוקרים של אור UV בתבנית מעגלית או צולבת, התאוששות התאים וטוהר ה- DNA לא הושפעו. התאים אוחזרו בהצלחה מערכי מיקרווול באמצעות גישה זו, אשר ניכרה מתמונות המיקרוסקופיה הקונפוקלית הייצוגית, שם לאחר ההקרנה בתבנית המעגלית והטבעת, התאים הוסרו בתבנית המתאימה.לאחר החילוץ מערכי microwell, הכדאיות התא וכמות ה- DNA הוערכו. דפוסי החשיפה לא השפיעו על ספירת התאים בת קיימא ולא על איכות הדנ"א, מה שמצביע על כך שניתן לאחזר באופן סלקטיבי תאי חיידקים בני קיימא ממיקרווולים עם נזק מינימלי, והדנ"א שלהם יכול להיות מבודד בטוהר גבוה לניתוח גנומי במורד הזרם. תמיד לבדוק כי הידרוג'ל נוצר לפני הסרת כיסוי perfluoroalkated.דיוק וטיפול נדרשים להצבת המרווחים לתצהיר הידרוג'ל ושימוש בצינורות להפקת תאים.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Preparation of Hydroxy-PAAm Hydrogels for Decoupling the Effects of Mechanotransduction Cues

הכנת הידרוקסי-PAAm הידרוג לצימוד האפקטים של רמזי mechanotransduction

It is now well established that many cellular functions are regulated by interactions of cells with physicochemical and mechanical cues of their ...

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

3D Hydrogel פיגומים למפרקים הכונדרוציטים תרבות וסחוס דור

Human articular cartilage is highly susceptible to damage and has limited self-repair and regeneration potential. Cell-based strategies to engineer ...

Construction of Modular Hydrogel Sheets for Micropatterned Macro-scaled 3D Cellular Architecture

בנייה של גיליונות מודולרי Hydrogel לאדריכלות סלולרית 3D המוקטן מאקרו micropatterned

Hydrogels can be patterned at the micro-scale using microfluidic or micropatterning technologies to provide an in vivo-like three-dimensional (3D) tissue ...

Gradient Strain Chip for Stimulating Cellular Behaviors in Cell-laden Hydrogel

מעבר צבע למתח שבב עבור מגרה בהתנהגויות הסלולר של הידרוג עמוסי תא

Artificial guidance for cellular alignment is a hot topic in the field of tissue engineering. Most of the previous research has investigated single ...

Patterning Bioactive Proteins or Peptides on Hydrogel Using Photochemistry for Biological Applications

תכנים חלבונים ביו או פפטידים על הידרוג באמצעות פוטוכימיה עבור יישומים ביולוגיים

There are many biological stimuli that can influence cell behavior and stem cell differentiation. General cell culture approaches rely on soluble factors ...

Fabricating a Kidney Cortex Extracellular Matrix-Derived Hydrogel

בדיית כליות קורטקס חוץ-תאית מטריקס-Derived הידרוג

Extracellular matrix (ECM) provides important biophysical and biochemical cues to maintain tissue homeostasis. Current synthetic hydrogels offer robust ...

Applications for Open Source Microplate-Compatible Illumination Panels

יישומים ללוחות תאורה בקוד פתוח מיקרופלייט

Microplates are commonly used in the modern laboratory environment for a wide variety of tasks both in small-scale laboratory benchtop operations as well ...

Preparation and Characterization of Graphene-Based 3D Biohybrid Hydrogel Bioink for Peripheral Neuroengineering

הכנה ואפיון של ביו-דיו הידרוג'ל ביו-היברידי תלת-ממדי מבוסס גרפן לנוירו-הנדסה היקפית

Peripheral neuropathies can occur as a result of axonal damage, and occasionally due to demyelinating diseases. Peripheral nerve damage is a global ...

Hydrogel Arrays Enable Increased Throughput for Screening Effects of Matrix Components and Therapeutics in 3D Tumor Models

מערכי הידרוג'ל מאפשרים תפוקה מוגברת לסינון השפעות של רכיבי מטריצה וטיפולים במודלים תלת-ממדיים של גידולים

Cell-matrix interactions mediate complex physiological processes through biochemical, mechanical, and geometrical cues, influencing pathological changes ...

Isolation of Next-Generation Gene Therapy Vectors through Engineering, Barcoding, and Screening of Adeno-Associated Virus (AAV) Capsid Variants

Isolation of Next-Generation Gene Therapy Vectors through Engineering, Barcoding, and Screening of Adeno-Associated Virus AAV Capsid Variants

בידוד וקטורי ריפוי גנטי מהדור הבא באמצעות הנדסה, ברקוד וסינון של גרסאות קפסיד הקשורות לנגיף אדנו (AAV)

Gene delivery vectors derived from Adeno-associated virus (AAV) are one of the most promising tools for the treatment of genetic diseases, evidenced by ...