Новости космоса и технологий. » Технологии » Сложные схемы струйной печати с использованием микрофлюидики

Сложные схемы струйной печати с использованием микрофлюидики

Опубликовал: Admin, 13-11-2020, 10:55, Технологии, 42, 0

Сложные схемы струйной печати с использованием микрофлюидики

может принести большую пользу биомедицинским приложениям в науках о жизни. микрофлюидика устройства; однако эта технология не оптимальна для быстрого производства и применения в биолабораториях. Например, твердые непрозрачные стенки обычных микрофлюидных устройств не позволяют биологам обеспечить адекватный физический и оптический доступ к своим биологическим образцам. Следовательно, существует растущая потребность в разработке оптимизированной микрофлюидики для эффективного рабочего процесса. В новом исследовании Кристиан Сойту и группа исследователей из исследовательских групп Уолша и Кука Департамента инженерных наук и Школы патологии сэра Уильяма Данна при Оксфордском университете, Великобритания, описали новый бесконтактный метод изготовления микрофлюидных схем.

Команда использовала стандартные чашки Петри в качестве платформы, на которой они разработали схемы с использованием общедоступных инструментов биолаборатории, включая шприцевой насос, дозирующие иглы, среды для культивирования клеток и несмешивающийся фторуглерод (FC40) соединение (материал, свободно проницаемый для кислорода и углекислого газа). Во время экспериментов они «впрыскивали» FC40 из дозирующей иглы через среду, присутствующую в чашке Петри, для воспроизводимого изготовления сложных и высокоточных микрофлюидных структур за считанные минуты. Этот метод позволяет миниатюризировать некоторые общие рабочие процессы в биологии в сочетании с гибким и разнообразным подходом, хорошо подходящим для широкого применения в биомедицине. Работа опубликована Высшая наука .

Новая техника - микрожидкостные устройства для струйной печати по запросу

Основной автор исследования; биоинженер и к.т.н. исследователь Кристиан Сойту описал свою новинку бережливая техника как «бесконтактный метод создания жидких стенок с использованием материалов, обычно встречающихся в большинстве биолабораторий». Подробно описывая скорость и эффективность их метода, он добавил, что «жидкостные стенки могут быть быстро встроены в любую вообразимую двумерную (двумерную) схему, и мы изготовили систему кровообращения человека на микропланшете менее чем за 30 минут, в качестве доказательства концепция ". Новое исследование основано на предыдущая работа той же исследовательской группой, которая установила «флюидики фристайла», чтобы использовать жидкости в качестве строительных блоков и ограничивать жидкости жидкими стенками вместо твердых стенок.

Ключевой особенностью нового подхода является то, что он может преодолеть Предел Пуассона при клонировании культур клеток млекопитающих. Файл Статистика Пуассона диктуют, что большинство клеток, культивируемых в лунках микропланшета, будут выброшены после протоколов разделения и клонирования клеток, что приведет к потере клеток и реагентов. Метод струйной очистки позволит исследователям преодолеть предел Пуассона, построив изолированные лунки (известные как области Вороного) для стабильного субкультивирования клеток млекопитающих в свежей среде в течение недели, чтобы впоследствии собрать клоны клеток. Обычный открытый микрофлюид устройства также могут быть интегрированы в биомедицинские рабочие процессы, но они требуют травления подложки, обработки поверхности, контакта или комбинации усилий для ограничения жидкостей и биологических структур. Такие сложные производственные процессы могут отпугнуть биологов, которые предпочитают эффективное и гибкое прототипирование без ущерба для биосовместимости. В результате описанная техника струйной обработки может предоставить новый практический подход к преодолению существующих ограничений микрофлюидности.

Экспериментальный подход

Во время экспериментов исследователи покрыли дно стандартной чашки для культивирования тканей пленкой со средой для роста клеток и покрытием FC40 чтобы предотвратить испарение. Путем перемещения микроструи в сторону они создали сетку с 256 камерами менее чем за две минуты на слое FC40 сформированном на чашке Петри. В этом бесконтактном методе насадка не касалась чашки или носителя, что предотвращало перекрестное загрязнение. Обычные поточные системы являются узкоспециализированными и встроенными, поэтому их сложно интегрировать в существующие рабочие процессы. Для сравнения, контур перфузии, введенный в стандартную чашку Петри, позволял перфузии в течение 15 минут питать миобласты (эмбриональные предшественники мышечных клеток) с последующим образованием миотрубки (мышечные волокна, сформированные путем слияния миобластов) в течение недели. Soitu et al. дополнительно подчеркните возможность субкультивирования клеток без использования трипсин /ЭДТА (обычные реагенты), при условии, что колонии целиком или частично будут вытеснены процессом струйной обработки FC40 для переноса в новые камеры. Таким образом, этот метод позволял им брать образцы одной колонии несколько раз по мере ее роста.


Воспроизводимость метода

Чтобы продемонстрировать воспроизводимость метода, команда использовала струйную очистку, чтобы построить стены в форме камеры в форме звезды в виде квадрата, окружающего единую непрерывную стену в форме Кривая Гильберта и микрофлюидный лабиринт с синим красителем, вставленным, чтобы решить лабиринт и найти выход. Метод не ограничен предписанными средами и может быть заменен цельной человеческой кровью для конкретных экспериментов. Сами паттерны включают «систему кровообращения человека» и «предел круга IV» (рай и ад) М.К. Эшера (WikiArt), которые разнообразны и гибки. Усилия подчеркивают возможность воспроизвести практически любой ранее существовавший узор. Полученные жидкие стенки были достаточно стабильными; Таким образом, исследователи могли переносить конструкции между лабораториями, инкубаторами и микроскопами, как и любую посуду, наполненную жидкостью.

Построение сложного перфузионного контура с постоянным потоком

Затем команда разработала сложную схему с помощью струйной печати, чтобы обеспечить постоянный поток свежей среды в течение семи дней для поддержания роста клеток в множестве камер. Для этого они разработали схему, в которой каждая камера получала свежую среду, и продемонстрировали функциональность схемы с использованием миобластов мыши, которые дифференцировались в зрелые мышечные трубочки в течение семи дней. При необходимости команда может отключить любую камеру от прилегающего контура, построив новые стены FC40.

Таким образом, Кристиан Сойту и его коллеги разработали быструю и точную методику создания микрожидкостных цепей на стандартной полистирольной чашке Петри. Они спроецировали микроструй PC40 на дно тарелки, чтобы построить стенку жидкости, удерживаемую межфазными силами. Команда доказала способность (1) создавать стабильные контуры жидкости любой вообразимой двумерной формы в течение от секунд до минут, (2 ) управлять потоком через трубопроводы без использования внешних насосов и (3) создавать клапаны, которые можно открывать и закрывать по желанию. Ключевые особенности подхода позволят биологам преодолеть предел Пуассона, создать надежную систему перфузии и пересеять прикрепленные клетки Без обычных реагентов (таких как трипсин /ЭДТА). Исследовательская группа оптимизирует устройство и преодолеет существующие ограничения, чтобы построить все меньшие контуры жидкости, способные удерживать миниатюрные объемы СМИ. Ожидается, что разнообразие и гибкость этого подхода приведут к широкому распространению этого метода для различных приложений в биомедицине.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии