Name: mechanostimulation of multicellular organisms through a high-throughput microfluidic compression system
Uploaded: 2022-12-23T13:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Mechanostimulation of Multicellular Organisms Through a High-Throughput Microfluidic Compression System at JoVE.com

تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم (CMMI-1946456) ، ومكتب القوات الجوية للبحث العلمي (FA9550-18-1-0262) ، والمعهد الوطني للصحة (R01AG06100501A1; R21AR08105201A1).

1. تحضير قالب رقاقة السيليكون
<ol><li>نظف رقاقة السيليكون (انظر جدول المواد) أولا باستخدام الأسيتون ثم باستخدام كحول الأيزوبروبيل (IPA).</li>
	<li>ضع رقاقة السيليكون على طبق ساخن 250 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة لخبز الجفاف (الشكل 3 أ).</li>
	<li>قم بتغطية رقاقة السيليكون ب hexame...

<ol>
	<li>Wang, J. H. -. C., Thampatty, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+introductory+review+of+cell+mechanobiology.">An introductory review of cell mechanobiology.</a> Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. 5 (1), 1-16 (2006).</li><li>Ingber, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanobiology+and+diseases+of+mechanotransduction.">Mechanobiology and diseases of mechanotransduction.</a> Annals of Medicine. 35 (8), 564-577 (2003).</li><li>Nims, R. J., Pferdehirt, L., Guilak, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanogenetics:+Harnessing+mechanobiology+for+cellular+engineering.">Mechanogenetics: Harnessing mechanobiology for cellular engineering.</a> Current Opinion in Biotechnology. 73, 374-379 (2022).</li><li>Bellin, R. 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=Defining+the+Role+of+Syndecan-4+in+Mechanotransduction+using+Surface-Modification+Approaches.">Defining the Role of Syndecan-4 in Mechanotransduction using Surface-Modification Approaches.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 106, 22102-22107 (2009).</li><li>Simpson, L. J., Reader, J. S., Tzima, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+regulation+of+protein+translation+in+the+cardiovascular+system.">Mechanical regulation of protein translation in the cardiovascular system.</a> Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8, 34 (2020).</li><li>Humphrey, J. D., Schwartz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+mechanobiology:+Homeostasis,+adaptation,+and+disease.">Vascular mechanobiology: Homeostasis, adaptation, and disease.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 23, 1-27 (2021).</li><li>Maurer, M., Lammerding, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+driving+force:+Nuclear+mechanotransduction+in+cellular+function,+fate,+and+disease.">The driving force: Nuclear mechanotransduction in cellular function, fate, and disease.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 21, 443-468 (2019).</li><li>Jennings, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drosophila-A+versatile+model+in+biology+&amp;+medicine.">Drosophila-A versatile model in biology &amp; medicine.</a> Materials Today. 14 (5), 190-195 (2011).</li><li>Konno, 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=State-of-the-art+technology+of+model+organisms+for+current+human+medicine.">State-of-the-art technology of model organisms for current human medicine.</a> Diagnostics. 10 (6), 392 (2020).</li><li>Morgan, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sex+limited+inheritance+in+Drosophila.">Sex limited inheritance in Drosophila.</a> Science. 32 (812), 120-122 (1910).</li><li>Wu, Q., Kumar, N., Velagala, V., Zartman, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tools+to+reverse-engineer+multicellular+systems:+Case+studies+using+the+fruit+fly.">Tools to reverse-engineer multicellular systems: Case studies using the fruit fly.</a> Journal of Biological Engineering. 13 (1), 1-16 (2019).</li><li>Jayamohan, H., et al., Patrinos, 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=Chapter+11+-+Advances+in+Microfluidics+and+Lab-on-a-Chip+Technologies.">Chapter 11 - Advances in Microfluidics and Lab-on-a-Chip Technologies.</a> Molecular Diagnostics. , 197-217 (2017).</li><li>Scheler, O., Postek, W., Garstecki, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+of+microfluidics+as+a+tool+for+biotechnology+and+microbiology.">Recent developments of microfluidics as a tool for biotechnology and microbiology.</a> Current Opinion in Biotechnology. 55, 60-67 (2019).</li><li>Mohammed, 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=Innovative+tools+for+mechanobiology:+Unraveling+outside-in+and+inside-out+mechanotransduction.">Innovative tools for mechanobiology: Unraveling outside-in and inside-out mechanotransduction.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 7, 162 (2019).</li><li>Shorr, A. Z., S&#246;nmez, U. M., Minden, J. S., LeDuc, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-throughput+mechanotransduction+in+Drosophila+embryos+with+mesofluidics.">High-throughput mechanotransduction in Drosophila embryos with mesofluidics.</a> Lab on a Chip. 19 (7), 1141-1152 (2019).</li><li>Kim, Y. T., 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=Mechanochemical+Actuators+of+Embryonic+Epithelial+Contractility.">Mechanochemical Actuators of Embryonic Epithelial Contractility.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 40, 14366-14371 (2014).</li><li>Ashburner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Drosophila. A Laboratory Handbook. , (1989).</li><li>Qin, D., Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+lithography+for+micro-and+nanoscale+patterning.">Soft lithography for micro-and nanoscale patterning.</a> Nature Protocols. 5 (3), 491 (2010).</li><li>Lee, 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=A+new+fabrication+process+for+uniform+SU-8+thick+photoresist+structures+by+simultaneously+removing+edge+bead+and+air+bubbles.">A new fabrication process for uniform SU-8 thick photoresist structures by simultaneously removing edge bead and air bubbles.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 21 (12), 125006 (2011).</li><li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+lithography.">Soft lithography.</a> Annual Review of Materials Science. 28 (1), 153-184 (1998).</li><li>Sonmez, U. M., Coyle, S., Taylor, R. E., LeDuc, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polycarbonate+heat+molding+for+soft+lithography.">Polycarbonate heat molding for soft lithography.</a> Small. 16 (16), 2000241 (2020).</li><li>Levario, T. J., Zhan, M., Lim, B., Shvartsman, S. Y., Lu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+trap+array+for+massively+parallel+imaging+of+Drosophila+embryos.">Microfluidic trap array for massively parallel imaging of Drosophila embryos.</a> Nature Protocols. 8 (4), 721-736 (2013).</li></ol>

تصف المقالة تطوير جهاز الموائع الدقيقة لمحاذاة التحفيز الميكانيكي تلقائيا وشل حركته وتطبيقه بدقة على مئات من أجنة ذبابة الفاكهة الكاملة. سمح دمج نظام الموائع الدقيقة مع غطاء زجاجي رقيق بتصوير الأجنة باستخدام الفحص المجهري متحد البؤر عالي الدقة أثناء التحفيز. كما مكن جهاز الموائع ال...

تشهد الأنظمة الحية باستمرار وتستجيب لمختلف المدخلات الميكانيكية طوال حياتها1. تم ربط النقل الميكانيكي بالعديد من الأمراض ، بما في ذلك اضطرابات النمو ، وفقدان العضلات والعظام ، والأمراض العصبية من خلال مسارات الإشارات المتأثرة بشكل مباشر أو غير مباشر بالبيئة الميكانيكية2. ومع ذلك ، فإن الجينات والبروتينات التي يتم تنظيمها عن طريق التحفيز الميكانيكي3 في مسارات الإشارات الحساسة للميكانيكية4 لا تزال غير معروفة إلى حد كبير5 ، مما يمنع توضيح آليات التنظيم الميكانيكي وتحديد الأهداف الجزيئية للأمراض المرتبطة بالنقل الميكانيكي المرضي 6,7 . أحد العوامل المحددة في إسقاط دراسات البيولوجيا الميكانيكية على العمليات الفسيولوجية ذات الصلة هو استخدام الخلايا الفردية مع أطباق الاستزراع التقليدية بدلا من الكائنات الحية متعددة الخلايا السليمة. ساهمت الكائنات الحية النموذجية ، مثل ذبابة الفاكهة (ذبابة الفاكهة) ، بشكل كبير في فهم الجينات ومسارات الإشارات والبروتينات المشاركة في تنمية الحيوان8،9،10. ومع ذلك ، فإن استخدام ذبابة الفاكهة وغيرها من الكائنات النموذجية متعددة الخلايا في أبحاث البيولوجيا الميكانيكية قد أعيقت بسبب التحديات المتعلقة بالأدوات التجريبية. تتطلب التقنيات التقليدية لإعداد أو فرز أو تصوير أو تطبيق محفزات مختلفة معالجة يدوية في الغالب. تستغرق هذه الأساليب وقتا طويلا ، وتتطلب خبرة ، وإدخال التباين ، والحد من التصميم التجريبي وحجم العينة11. تعد التطورات التكنولوجية الدقيقة الحديثة موردا رائعا لتمكين المقايسات البيولوجية الجديدة ذات الإنتاجية العالية جدا والمعلمات التجريبية عالية التحكم12،13،14.
توضح هذه المقالة تطوير جهاز موائع دقيقة محسن لمحاذاة التحفيز الميكانيكي وشل حركته وتطبيقه بدقة في شكل ضغط أحادي المحور على مئات من أجنة ذبابة الفاكهة الكاملة 15 (الشكل 1). سمح تكامل نظام الموائع الدقيقة مع غطاء زجاجي بتصوير متحد البؤر عالي الدقة للعينات أثناء التحفيز. كما مكن جهاز الموائع الدقيقة من الجمع السريع للأجنة بعد التحفيز لتشغيل مقايسات أوميكس (الشكل 2). يتم وصف تفسيرات اعتبارات التصميم لهذا الجهاز ، بالإضافة إلى التصنيع باستخدام الطباعة الحجرية الناعمة والتوصيف التجريبي ، هنا. نظرا لأن صنع قالب رقاقة السيليكون لمثل هذا الجهاز يتطلب طلاءا موحدا من مقاومة الضوء السميكة (سمك >200 ميكرومتر) على مساحات كبيرة ذات خنادق ذات نسبة عرض إلى ارتفاع عالية (AR) (AR >5) ، فقد عدلت هذه الطريقة بشكل كبير بروتوكول تصنيع القوالب الحجرية الضوئية. بهذه الطريقة ، سهلت هذه الطريقة التعامل مع مقاومة الضوء والالتصاق والطلاء والنقش وتطويرها. بالإضافة إلى ذلك ، تتم مناقشة المزالق المحتملة وحلولها. أخيرا ، تم إثبات تنوع استراتيجية التصميم والتصنيع هذه باستخدام أنظمة أخرى متعددة الخلايا مثل غرف بيض ذبابة الفاكهة وعضويات الدماغ16.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>100 mL tri-cornered perforated plastic beakers with 60 mm Petri dishes</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-955-111B</td>
			<td>Perferate with air holes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 mm P B &#60;100&#62; 0-100 500um SSP Test Grade Si Wafer</td>
			<td>University Wafer</td>
			<td>452</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biopsy punches</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>15110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bleach</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Not brand specific</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blunt needle set</td>
			<td>CML Supply</td>
			<td>901</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Contact Mask Aligner</td>
			<td>Quintel</td>
			<td>Q4000 MA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cutting mat</td>
			<td>Dahle</td>
			<td>Vantage 10670</td>
			<td>size: 24&#34; x 36&#34;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer</td>
			<td>Kayaku Advance Materials</td>
			<td>SU-8 2000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Direct Write Lithographer</td>
			<td>Heidelberg</td>
			<td>MLA100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting microscope</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Any commericailly availble dissecting microscope with transmitted light</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass petri dish</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>FB0875713A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass slide</td>
			<td>Warner Instruments</td>
			<td>64-0710&#160; (CS-24/60)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HMDS Vapor Prime Oven</td>
			<td>Yes Engineering</td>
			<td>YES-3TA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Not brand specific</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oven</td>
			<td>Labnet</td>
			<td>I5110A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paintbrush</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Not brand specific</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>SU-8 2100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma cleaner</td>
			<td>Harrick Plasma</td>
			<td>PDC-32G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Portable pressure source</td>
			<td>hygger Quietest</td>
			<td>HGD946</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-68950-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin Coater</td>
			<td>Laurell</td>
			<td>WS-650-8B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane (PFOCTS)</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>448931-10G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton-X 100</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AAA16046AP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Saint-Gobain</td>
			<td>02-587-1A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasonic Cleaner</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>UX-08895-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum Pump</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-07164-87</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

mechanostimulation of multicellular organisms through a high-throughput microfluidic compression system

أثناء التطور الجنيني ، تولد حركة الخلية المنسقة قوى ميكانيكية تنظم التعبير الجيني ونشاطه. لدراسة هذه العملية ، تم استخدام أدوات مثل الشفط أو ضغط الانزلاق المغطى لتحفيز الأجنة الكاملة ميكانيكيا. تحد هذه الأساليب من التصميم التجريبي لأنها غير دقيقة ، وتتطلب معالجة يدوية ، ويمكنها معالجة بضعة أجنة فقط في وقت واحد. تتمتع أنظمة الموائع الدقيقة بإمكانات كبيرة لأتمتة مثل هذه المهام التجريبية مع زيادة الإنتاجية والدقة. توضح هذه المقالة نظام الموائع الدقيقة الذي تم تطويره لضغط أجنة ذبابة الفاكهة ( ذبابة الفاكهة ) بدقة. يتميز هذا النظام بقنوات دقيقة ذات جدران جانبية قابلة للتشوه تعمل بالهواء المضغوط ويتيح محاذاة الجنين ، والشلل ، والضغط ، وجمع ما بعد التحفيز. من خلال موازاة هذه القنوات الدقيقة في سبعة ممرات ، يمكن تطبيق أنماط ضغط ثابتة أو ديناميكية على مئات من أجنة ذبابة الفاكهة في وقت واحد. إن تصنيع هذا النظام على غطاء زجاجي يسهل التحفيز الميكانيكي المتزامن وتصوير العينات باستخدام مجاهر عالية الدقة. علاوة على ذلك ، فإن استخدام المواد المتوافقة حيويا ، مثل PDMS ، والقدرة على تدفق السوائل عبر النظام يجعل هذا الجهاز قادرا على إجراء تجارب طويلة الأجل مع عينات تعتمد على الوسائط. يلغي هذا النهج أيضا متطلبات التركيب اليدوي الذي يضغط ميكانيكيا على العينات. علاوة على ذلك ، فإن القدرة على جمع العينات بسرعة من القنوات الدقيقة تتيح تحليلات ما بعد التحفيز ، بما في ذلك فحوصات -omics التي تتطلب أعدادا كبيرة من العينات لا يمكن تحقيقها باستخدام أساليب التحفيز الميكانيكي التقليدية. هندسة هذا النظام قابلة للتطوير بسهولة لأنظمة بيولوجية مختلفة ، مما يتيح للعديد من المجالات الاستفادة من الميزات الوظيفية الموضحة هنا بما في ذلك إنتاجية العينة العالية ، والتحفيز الميكانيكي أو الشلل ، والمحاذاة الآلية.

ينقسم نظام الموائع الدقيقة إلى قسمين فرعيين مفصولين بجدران جانبية PDMS قابلة للتشوه. الحجرة الأولى هي النظام السائل حيث يتم إدخال أجنة ذبابة الفاكهة ومحاذاتها تلقائيا واصطفافها وضغطها. الحجرة الثانية عبارة عن نظام غاز حيث يتم التحكم في ضغط الغاز على جانبي قنوات الضغط عبر قنوات دق...

Watch this Scientific Journal Video about Mechanostimulation of Multicellular Organisms Through a High-Throughput Microfluidic Compression System at JoVE.com

Mechanostimulation of Multicellular Organisms Through a High-Throughput Microfluidic Compression System

يصف البروتوكول الحالي تصميم وتصنيع وتوصيف نظام الموائع الدقيقة القادر على محاذاة وتجميد وضغط المئات من أجنة ذبابة الفاكهة الميلانية بدقة مع الحد الأدنى من تدخل المستخدم. يتيح هذا النظام تصويرا عالي الدقة واستعادة العينات لتحليل ما بعد التحفيز ويمكن تحجيمه لاستيعاب الأنظمة البيولوجية الأخرى متعددة الخلايا.

التحفيز الميكانيكي للكائنات متعددة الخلايا من خلال نظام ضغط الموائع الدقيقة عالي الإنتاجية

During embryogenesis, coordinated cell movement generates mechanical forces that regulate gene expression and activity. To study this process, tools such ...

يشرح هذا البروتوكول كيفية تصنيع واستخدام تقنيات الموائع الدقيقة للاستفادة من الفوائد التجريبية في إنتاجية العينات ، والمعالجة الآلية ، والقدرة على تطبيق الضغط الميكانيكي بدقة مع تصور العينات في نفس الوقت. تقلل هذه التقنية من المعالجة اليدوية للكائنات البيولوجية متعددة الخلايا ، مثل الأجنة والمواد العضوية ، لتثبيتها ومحاذاتها وتصويرها الحي. كما أنه يتيح تطبيق الضغط الميكانيكي عليها لدراسات البيولوجيا الميكانيكية.يمكن أن يكون تصنيع القوالب ذات ميزات نسبة العرض إلى الارتفاع العالية لشريحة الموائع الدقيقة هذه أمرا صعبا مع تقنيات التصنيع الدقيق التقليدية. يمكن للنصائح الموضحة في مقالة الفيديو هذه التغلب على هذه التحديات. للبدء ، قم بتنظيف رقاقة السيليكون أولا باستخدام الأسيتون ، ثم باستخدام كحول الأيزوبروبيل.ضع رقاقة السيليكون على طبق تسخين 250 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. لخبز الجفاف. قم بتغطية رقاقة السيليكون ب hexamethyldisiloxane في فرن بخار رئيسي.ضع زجاجة من SU-8 2100 Photoresist في فرن 60 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة لتقليل لزوجتها. صب ملليلتر واحد من المقاومة الضوئية الساخنة لكل بوصة من رقاقة السيليكون الموضوعة على اللوحة الساخنة حتى يغطي Photoresist معظم السطح. قم بتطبيق ما قبل الدوران أولا بمعدل 250 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية ، ثم بسرعة 350 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية أخرى ، وكلاهما بتسارع 100 دورة في الدقيقة في الثانية.بعد ذلك ، قم بتطبيق الدوران أولا بسرعة 500 دورة في الدقيقة لمدة 15 ثانية مع تسارع 100 دورة في الدقيقة في الثانية ، ثم بسرعة 1،450 دورة في الدقيقة لمدة 30 ثانية مع تسارع 300 دورة في الدقيقة في الثانية. قم بإزالة حبة الحافة بمسحة غرفة نظيفة ، ورش الأسيتون على الرقاقة لإزالة العيوب وتعزيز الطلاء الموحد. قم بتعريض رقاقة السيليكون ل 350 مللي جول لكل سنتيمتر مربع من ضوء الأشعة فوق البنفسجية من خلال قناع الصورة.باستخدام مصفف قناع التلامس ، ضع الخبز بعد التعرض على رقاقة السيليكون ، واتركه يبرد إلى درجة حرارة الغرفة. ضع الكأس الزجاجية داخل دورق أكبر حجما ، واملأ الكأس الأكبر بمحلول مطور جديد. ضع شبكة معدنية على الدورق.ضع رقاقة السيليكون على الشبكة المعدنية رأسا على عقب. اترك رقاقة السيليكون مغمورة في المطور لمدة 30 دقيقة مع تشغيل المحرك. نقل رقاقة السيليكون إلى سونيكاتور حمام بالموجات فوق الصوتية مليئة المطور الطازج لمدة ساعة واحدة في 40 كيلوهرتز.ثم أخرج الرقاقة من الدورق واغسلها بمحلول مطور جديد. قم بإعداد محلول PDMS المعالج مسبقا عن طريق خلط قاعدة PDMS مع عامل المعالجة بنسبة 10 إلى واحد. قم بإزالة الخليط عن طريق وضعه في جهاز طرد مركزي لمدة 500 جم لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة.صب PDMS المعالج مسبقا على رقاقة السيليكون ، وقم بتفريغها مرة أخرى. أخيرا ، ضع PDMS غير المعالج في فرن 60 درجة مئوية للمعالجة. استخدم مشرطا لقطع حدود منطقة PDMS المعالجة المقابلة لهندسة رقاقة الموائع الدقيقة.لكمة فتحات المدخل والمخرج على PDMS باستخدام لكمة خزعة ، أو إبرة ذات طرف حاد. ضع PDMS على الشريحة الزجاجية بحيث يكون سطحها المزخرف متجها نحو الشريحة الزجاجية بعد معالجة البلازما لإغلاق القنوات الدقيقة عبر الترابط التساهمي. اسمح للذباب البالغ في ولاية أوريغون آر بوضع البيض على أطباق أجار عصير التفاح ، وجمع الأطباق في وقت النمو المطلوب بعد وضع البيض للتجربة المحددة.غمر الآجار بغسل بيض الجنين ، وقم بتحريك الأجنة برفق بفرشاة رسم لإخراجها من أجار. انقل الأجنة إلى محلول مبيض بنسبة 50٪ لمدة 90 ثانية مع التحريك من حين لآخر. صفي الأجنة من خلال غربال الأنسجة ، واغسل محلول التبييض جيدا بالماء.انقل الأجنة إلى طبق بتري زجاجي عيار 90 ملم مع ما يكفي من غسل بيض الجنين لتغطية الأجنة بالكامل. فحص الأجنة باستخدام الإضاءة العابرة على مجهر تشريح ، واختيار الأجنة في مرحلة النمو المرغوبة لتحميلها في جهاز الموائع الدقيقة. قم بتجهيز جميع القنوات الدقيقة السبعة للأجنة عن طريق ملئها ب 0.4 ميكرومتر من IPA المصفى من خلال منفذ مدخل الجنين الرئيسي.استبدل IPA ب 0.4 ميكرومتر من الماء منزوع الأيونات المصفى. ثم استبدل ماء DI بمحلول غسل بيض الجنين. اجمع ما يقرب من 100 جنين محدد مسبقا من طبق بتري الزجاجي باستخدام ماصة زجاجية.بعد ذلك ، ماصة الأجنة في منفذ مدخل الجنين ، وتطبيق ما يقرب من ثلاثة PSI الضغط السلبي على مدخل الغاز باستخدام مضخة تفريغ محمولة لفتح القنوات الدقيقة للجنين. ثم قم بإمالة رقاقة الموائع الدقيقة لأسفل حتى تتم محاذاة الأجنة تلقائيا وتستقر في القنوات الدقيقة للجنين. إذا انسدادت مداخل القناة الدقيقة للجنين بسبب دخول أجنة متعددة في وقت واحد ، فقم بإمالة شريحة الموائع الدقيقة لأعلى ، ثم لأسفل مرة أخرى لإزالة الانسداد.بناء على الإنتاجية المطلوبة ، أدخل ما يصل إلى 300 جنين في القنوات الدقيقة للأجنة. بمجرد اكتمال تحميل الجنين ، قم بإزالة الفراغ لشل حركة الأجنة. ثم قم بإمالة رقاقة الموائع الدقيقة مرة أخرى إلى الوضع الأفقي.قم بتوصيل مصدر ضغط إيجابي محمول بمقياس ضغط بمدخل الغاز لتطبيق ضغط ثلاثة PSI. إذا تم إجراء تجارب التصوير الحي على الأجنة المحفزة ميكانيكيا ، فضع شريحة الموائع الدقيقة على حامل منزلق زجاجي قياسي لمرحلة المجهر مع توصيل مدخل الغاز بمصدر الضغط. فحص الأجنة تحت المجهر الفلوري داخل قنوات الموائع الدقيقة.بمجرد اكتمال تجربة الانضغاط ، يمكن جمع الأجنة لتحليلها في المراحل النهائية. للقيام بذلك ، أولا ، قم بتطبيق الفراغ على مدخل الغاز لتحرير الأجنة. ثم قم بإمالة شريحة الموائع الدقيقة لأعلى حتى تتحرك الأجنة لأسفل نحو منفذ إدخال الجنين.جمع الأجنة من رقاقة الموائع الدقيقة باستخدام ماصة زجاجية. تم تحديد وظيفة جهاز الموائع الدقيقة تجريبيا عن طريق تحميل أجنة ذبابة الفاكهة في قنوات الضغط وتطبيق ضغط إيجابي على قنوات الغاز. لا تعاني الأجنة من ضغط كبير تحت الفراغ ، أو في حالات الضغط المحايدة.يتم ضغطها عند تطبيق الضغط الإيجابي. توضح قياسات العرض المتناقص للأجنة تحت المجهر كيف يمكن استخدام ضغط الغاز للحصول على مستوى ضغط مستهدف. تسمح أجهزة الموائع الدقيقة المصنوعة بهذه الطريقة بالتحفيز الكيميائي للعينات الثابتة.يسمح التحفيز بالتصوير الزماني المكاني العالي. السؤال الأساسي في علم الأحياء التنموي هو كيف تنظم القوى الميكانيكية التعبير الجيني والبروتين أثناء التطور؟ تسمح لنا هذه التقنية بتطبيق التحفيز الميكانيكي على عدد كبير من الأجنة في وقت واحد ، حتى نتمكن من عزل كميات كافية من البروتين والحمض النووي الريبي لإجراء تجارب البروتينات المقارنة ، أو تجارب النسخ.سيمكن هذا الباحثين من معرفة المزيد عن البروتينات والجينات الحساسة للقوى الميكانيكية.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Polymer Microarrays for High Throughput Discovery of Biomaterials

[ميكروأرس] البوليمر لاكتشاف إنتاجية عالية من المواد الحيوية

The discovery of novel biomaterials that are optimized for a specific biological application is readily achieved using polymer microarrays, which allows a ...

High-throughput Protein Expression Generator Using a Microfluidic Platform

عالية الإنتاجية مولد بروتين تعبير باستخدام منصة ميكروفلويديك

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

عالية الإنتاجية ميكروفلويديك السريع وانخفاض تكلفة النماذج طرق التعبئة والتغليف

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

التحليل المنهجي لل<em&gt; في المختبر</em&gt; الخليوي المتداول باستخدام نظام ميكروفلويديك لوحة متعددة جيدا

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 ...

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

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

استخدام إنتاجية عالية<em&gt; في المختبر</em&gt; نظام ميكروفلويديك لتطوير الأغشية الحيوية متعدد الأنواع عن طريق الفم

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

Using Tomoauto: A Protocol for High-throughput Automated Cryo-electron Tomography

باستخدام Tomoauto: بروتوكول لإنتاجية عالية الآلي البرد الإلكترون التصوير المقطعي

Cryo-electron tomography (Cryo-ET) is a powerful three-dimensional (3-D) imaging technique for visualizing macromolecular complexes in their native ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

ومنصة ميكروفلويديك لعزل وحيدة الخلية عالية الإنتاجية والثقافة

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

High-throughput Identification of Bacteria Repellent Polymers for Medical Devices

عالية الإنتاجية تحديد البكتيريا البوليمرات طارد للمستلزمات الطبية

Medical devices are often associated with hospital-acquired infections, which place enormous strain on patients and the healthcare system as well as ...

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

نظام ميكروبيوريكتور لإنتاج IgG1 النموذجي في الخلايا شو الآلي استخدام الفائق

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

A Microfluidic Platform for Stimulating Chondrocytes with Dynamic Compression

منصة ميكروفلويديك لتحفيز الخلايا الغضروفية مع الضغط الديناميكي

Mechanical stimuli are known to modulate biological functions of cells and tissues. Recent studies have suggested that compressive stress alters growth ...