Sonda mikroprzepływowa: zasada działania i zastosowanie w lokalnej obróbce powierzchni

Niniejsza procedura pokazuje, jak montować i używać sondy mikroprzepływowej (MFP). Komponenty mikroprzepływowe MFP to strzykawki szczelne dla gazów, szklane kapilary, złącza micro tight firmy Upchurch oraz głowica MFP. W tym filmie zaprezentowane zostaną kluczowe kroki montażu i pozycjonowania.

Po złożeniu MFP można wykorzystywać z szeroką gamą podłoży i odczynników do wzorowania i przetwarzania powierzchni. Witam, nazywam się Cecil Perot. Jestem pracownikiem postdoktoralnym w laboratorium Davida Yakera w Departamencie Inżynierii Biomedycznej na Uniwersytecie McGill w Montrealu w Kanadzie.

Cześć, jestem Mohammad Kasime. Jestem doktorantem w laboratorium Davida Y w departamencie inżynierii biomedycznej Uniwersytetu McGill. Cześć, jestem David Yoker.

Jestem adiunktem w Katedrze Inżynierii Biomedycznej i chciałbym powitać Państwa na dzisiejszym pokazie sondy mikrofluidycznej. Przedstawimy dziś procedurę obsługi i zastosowania sondy mikrofluidycznej. Procedurę tę stosujemy w naszym laboratorium do obróbki i strukturyzacji powierzchni.

Zacznijmy zatem. Aby rozpocząć ten protokół, należy wykorzystać plastikowe strzykawki i igły do napełnienia szklanych strzykawek gazowych odczynnikami, upewniając się, że nie ma w nich pęcherzyków powietrza. Zazwyczaj do iniekcji stosujemy strzykawkę o objętości od 1 do 10 µL, a do aspiracji strzykawkę o objętości pięć do dziesięć razy większej.

Następnie, przy użyciu nanozłączy o małej objętości martwej, strzykawki są łączone z kapilarami. Kapilary są następnie napełniane i sprawdzane pod mikroskopem pod kątem obecności pęcherzyków powietrza. Chip MFP jest uprzednio napełniany roztworem buforu, aby zapobiec uwięzieniu pęcherzyków podczas podłączania kapilar.

Na koniec kapilary zostają wczepione w element przyłączeniowy z PDMS w mikrofabrykowanej głowicy MFP. Po złożeniu urządzenia MFP jesteśmy gotowi do jego konfiguracji. Podłoże zostaje umieszczone w wykonanym własnoręcznie uchwycie.

Jest on przymocowany do stolika mikroskopu. Przerwa między MFP a podłożem ma krytyczne znaczenie dla procesów wzorowania powierzchni. Przy użyciu trójpodporowego układu utworzonego przez śruby mikrometryczne, wyrównanie poziome jest regulowane z precyzją mikrometryczną.

Jest to konieczne, ponieważ podłoże jest przetwarzane poprzez skanowanie pod MFP. Aby rozpocząć konfigurację MFP, głowica sondy zostaje zamocowana w uchwycie sondy i zamontowana na stacji sondy na górze mikroskopu odwróconego. Następnie strzykawki umieszcza się w precyzyjnych pompach strzykawkowych.

Następnie, przy użyciu pary goniometrów, reguluje się wyrównanie stołu MFP względem podłoża poprzez obserwację pierścieni Newtona, znanych również jako prążki interferencyjne. Pojawiają się one w momencie zetknięcia MFP z podłożem; punkt styku oraz częstotliwość występowania pierścieni służą jako wskaźniki nachylenia. Gdy MFP jest wyrównany z powierzchnią, pojedynczy pierścień interferencyjny rozciąga się nad całą jej powierzchnią.

Ten pomiar służy również do kalibracji odstępu między MFP a podłożem. Po skonfigurowaniu MFP możemy przejść do jego obsługi. Podczas pracy MFP dozowanie jest kontrolowane przez oprogramowanie LabVIEW.

Praca urządzenia jest monitorowana wizualnie oraz za pomocą kamery CCD. Przed rozpoczęciem właściwej aspiracji należy wstrzyknąć niewielką ilość cieczy, aby upewnić się, że strzykawka aspiracyjna jest odpowiednio ustawiona i nie ma w niej pęcherzyków powietrza. Następnie MFP jest zanurzane w buforze.

Można teraz rozpocząć wtryskiwanie cieczy, monitorując jednocześnie ograniczenie przepływu kulek. Stosunek aspiracji do wtrysku waha się od 1:3 do 1:10, w zależności od dyfuzyjności odczynnika w otaczającym buforze oraz pożądanego geometrycznego wzorca przepływu. Ostatecznie sonda może być teraz wykorzystana w wielu zastosowaniach.

Przedstawione tutaj wzory powierzchniowe zostały uzyskane za pomocą MFP z biotyną znakowaną fluoresceiną na strep divide, na szklanych slajdach z hydrożelem powleczonym ENC. Szybkość przepływu podczas wtryskiwania wynosiła 1 nanoliter per second, a szybkość przepływu podczas aspiracji 10 nanoliters per second, przy użyciu odpowiednio strzykawek o pojemności 10 microliter i 50 microliter. Przerwa między powierzchnią a sondą wynosiła 5 micrometers.

Urządzenie MFP może być również wykorzystywane do lokalnego barwienia i przetwarzania komórek oraz tkanek. Ograniczenie przepływu zapobiega dyfuzji odczynnika i umożliwia precyzyjne barwienie chemiczne komórek. Jak pokazano tutaj, monowarstwa fibroblastów została zabarwiona przy użyciu 100 µg/mL dai.

W ten sposób zaprezentowaliśmy obsługę sondy mikrofluidycznej. Podczas wykonywania tej procedury należy upewnić się, że w układzie nie ma pęcherzyków powietrza oraz że powierzchnia sondy mikrofluidycznej jest równoległa do podłoża. To wszystko.

Dziękujemy za obejrzenie i życzymy powodzenia w przeprowadzaniu eksperymentów.