The authors would like to thank Professor Howard Ceri from the Biological Sciences Department of the University of Calgary for providing bacterial strains. A. Kumar acknowledges support from NSERC. T. Thundat acknowledges financial support from the Canada Excellence Research Chair (CERC) program. The authors would also like to acknowledge help from Ms. Zahra Nikakhtari for help with videography.

Aşağıda tarif edilen sırayla burada deney protokolleri gerçekleştirir. Mikroakışkan platform oluşturmak için mikroimalat protokoller 1. Adım 2 bakteri kültürü protokolü (Şekil 2) açıklar ve Adım 3 deney düzeneği (Şekil 3) montaj ilgilidir Adım tartışılmıştır. Son olarak, gerçek deneysel bir süreç Aşama 4&#39;te tarif edilmektedir. 1. Chip Fabrikasyon Prosedürü NOT: Özgün güvenlik prosedürleri aşağıda açıklanan işlemleri için takip edilmelidir. Ayrıntılar için kurumsal güvenlik görevlisine danışın. <ol><li> Uygun bir yazılım (örneğin, L-Edit) ile maske tasarlayın. Kanal tasarımı genişliği 625 mikron, bir ana mikro-kanal oluşur. Kanalın merkez bölge çapında 50 mikron, (Ek Dosyaları bak) birbirinden 25 mikron aralıklı mikro mesajların bir dizi içerir. </li><li> Camına bu tasarım yazdır (5 &quot;x 5&quot; soda kireç camı), &quot;0.09 bir kalınlığa sahiptir ve bir fotoğraf maske hazırlamak için maskeleme ile, krom (Cr), yaklaşık 70 nm kalınlığında bir tabaka ile kaplanmıştır. Kullanımlar AZ400K geliştirici 1 dakika boyunca edilmektedir. Sonra Cr pürüzlendirici kullanarak Cr katman etch yaklaşık 1 dakika boyunca karşı ve soğuk pirana çözeltisi ile temizleyin şerit aseton kullanın. (H 2 SO 4 ve H 3 2 oranında O 2: 1). </li><li> Fotolitografi <ol><li> 20 dakika boyunca piranha çözümü ile kimyasal bir standart 4 &quot;silikon gofret temizleyin. </li><li> DI su ile durulayın gofret ve kurulayın. </li><li> Sıcak bir levha (15 dakika 200 ° C) gofretin ısıtın. </li><li> Kaplayın Fotorezist ile silikon gofret. Burada, pozitif fotorezist AZ4620 12.5 mikron kalınlığında bir tabaka elde edilmesi için 25 saniye boyunca 2000 rpm&#39;de bir silikon gofret üzerinde yan kaplanmıştır. </li><li> 100 ° C de azot akımı ile 90 saniye boyunca gofretin yüzen sıcak bir plaka üzerinde, ince bisküvinin tüm yumuşak pişirme çözücüyü çıkarın. Daha sonra, t vakumda tutun60 saniye boyunca o aynı sıcaklığı. </li><li> Dehidrasyon için 24 saat için karanlık bir kutu içinde gofret yerleştirin. </li><li> Fotorezist için tasarlanmış desen transfer etmek için UV ışığına gofret Açığa. </li><li> 240 sn Fotorezist geliştirici solüsyon (AZ400K) olarak gofret daldırın. Daha sonra, izopropil alkol ile gofret yıkayın ve bir azot gazı akımı içinde yerleştirerek kurutun. </li></ol></li><li> ICP-DRIE (ICP - Derin Reaktif İyon Dağlama) Süreci <ol><li> DRIE aşındırma uygulayın. Cihaz için gerekli nihai derinliği (bu soruşturmada 50 mikron) göre uygun rölyef derinliği seçin. Fotorezist Bu işlem sırasında, bir maskeleme tabakası olarak görev yapar. </li><li> Aseton ile kalan photoresist&#39;i çıkarın ve gofret temizleyin. </li></ol></li><li> PDMS (polidimetilsiloksan) Döküm <ol><li> Silikon ana kalıp Silanizing için trichloromethylsilane (TCMS) kullanın. Bir cam şişede trichloromethylsilane 2 veya 3 damla dökün ve yanında bir desikatör içine yerleştirinsilikon ana kalıp. Silanizing işleminin tamamlanması için 2-3 saat izin verin. </li><li> PDMS hazırlamak için 1: Ayrı bir kapta, 10, ağırlıkça oranı ile sertleştirme maddesi ile Sylgard 184 silikon taban karıştırın. Koşulları (yaklaşık 2 saat), vakum tabi tutarak PDMS gaz boşaltılır. </li><li> , Bir taşıyıcı içinde silikon ana kalıp koyun. Daha sonra PDMS damga oluşturulması için silikon ana kalıp üzerindeki PDMS dökün. Kabarcıklar bu süreçte PDMS formu etmediğinden emin olun. </li><li> 80 ° C&#39;de 2 saat boyunca PDMS Cure. </li><li> Peel ana kalıp PDMS damga kapalı. Ardından, PDMS ayrı mikroçip içine damga kesti. Son olarak, giriş (ler) ile çıkış (lar) için delikler kesme çekirdek kullanın. </li></ol></li><li> Glass PDMS yapıştırılması <ol><li> 30 saniye boyunca oksijen plazma kapak kayma ve PDMS damga Açığa. Kapak kayma Bond PDMS damgası. </li><li> PDMS damga ve kapak kayma arasında düzgün bir sızdırmazlık elde etmek için, 10 dakika boyunca 70 ° C &#39;de fırında koyarak cihazı tavlanması. </li&gt; </ol></li></ol> 2. Bakteriyel Kültür NOT: Özgün biyogüvenlik protokolleri Adımlar 2-4 takip edilmelidir. Ayrıntılar için kurumsal güvenlik görevlisine danışın. <ol><li> LB agar kaplarının üzerine hazırlanması <ol><li> 1 L&#39;lik bir şişeye, 20 g Luria-Bertani (LB) agar (Miller) tozları ve ultra saf su 500 ml ilave edilir. Tozu eritmek için karıştırın. </li><li> 15 psi, 15 dakika boyunca 121 ° C&#39;de otoklavda tutarak sterilize edin. </li><li> Şişe, bir tezgah veya biyo-güvenlik başlığı içinde bir su banyosu içerisinde 50-55 ° C&#39;ye kadar soğumasına izin verin. </li><li> 50 ug / ml &#39;lik bir nihai konsantrasyona ulaşmak için antibiyotik tetrasiklin ekleyin. Dönen ile iyice karıştırın. </li><li> Plakalar içine dökün. Tam 2/3 - 1/2 kadar her plaka doldurun. </li><li> Alev hava bunların oluşturdukları takdirde onları pop kısaca kabarcıklar. Katılaşmış hava kabarcıkları üzerinde bakteri kültürünü yaymak için zordur. </li><li> Plakalar, oda sıcaklığında gece boyunca soğumaya bırakın. </li><li> Serin olduğunda,, kendi kovan geri tabak koymak 4 ° C&#39;de çanta, etiket (antibiyotik ve tarih), ve mağaza mühür. NOT: çok ışık antibiyotikler devre dışı bırakır gibi, kalay folyo ile plakaların stok örtün. </li></ol></li><li> LB suyu hazırlama <ol><li> 20 gr Luria-Bertani (LB) suyu (Miller) tozları ve bir şişeye 1 ultra saf su ilave edin. Tozu eritmek için karıştırın. </li><li> 15 psi, 15 dakika boyunca 121 ° C&#39;de otoklavda tutarak sterilize edin. </li><li> Şişe bir bankta ya da biyogüvenlik kaput bir su banyosunda 50-55 ° C&#39;ye kadar soğumasını bekleyin. </li><li> 50 ug / ml &#39;lik bir nihai konsantrasyon elde etmek için antibiyotik tetrasiklin ekleyin. Dönen ile iyice karıştırın. </li><li> Soğuyunca, 4 ° C&#39;de etiketli şişe yerleştirin. NOT: çok ışık antibiyotikler devre dışı bırakır gibi, kalay folyo ile şişeyi örtün. </li></ol></li><li> LB Agar Plate Kültür Bakteri (Bu protokolü kullanan Pseudomonas fluorescens&#39;den) <ol><li> (Dondurucu -80 ° bakteriyel stok atınC) ve buz üzerine yerleştirin. </li><li> -80 ° C bakteri stok ve biyogüvenlik kaput içinde bir LB agar plaka yerleştirin. </li><li> Şerit bir zik ​​zak usul içinde, LB agar plakası üzerinde bakteri suşu. Agar plaka örtün ve gece boyunca 30 ° C&#39;de inkübe. Son olarak, 4 ° C&#39;de buzdolabında plaka saklayın. </li></ol></li><li> Bakteriyel Çözüm hazırlayın (S1) <ol><li> Bir Otoklavlanmış balona 50 ml LB suyu ortamı dökün. Bir biyogüvenlik kaput içinde bu işlemi gerçekleştirin. </li><li> Şişeye LB agar plaka tek bir bakteri koloni aktarın. Bu işlem, aynı zamanda biyo-güvenlik kaput içinde yapılmalıdır. </li><li> 30 ° C ve yeterli bir süre (4 saat) boyunca 150 rpm&#39;de bir gece boyunca kuluçkaya yatırılmaktadırlar şişeyi koyun. </li></ol></li><li> Bakteriyel seyreltin Solüsyonu (S2) hazırlanması <ol><li> Steril bir plastik tübe 5 mi LB suyu ortamı dökün. </li><li> LB suyu medya ile karıştırılarak S1 sulandırmak. Daha sonra, çözelti vorteks. Çözelti, istenen optik elde seyreltinarkadaşları yoğunluk (OD 600 nm = 0.1 ölçülen). NOT: Biyofilm deneyler genellikle bu civarda OD değerleri kullanır. </li></ol></li></ol> 3. Deneysel Setup hazırlayın <ol><li> Cımbız mikroçip girişine (ler) ve çıkış (lar) içine esnek plastik borular (0.20 &quot;kimliği) bağlayın. Girişleri ve çıkışları daha önce mikroçip (adım 1.5.5) PDMS kısmına açılmıştır. Bu araştırmada , mikroçip iki giriş ve bir çıkış içerir. </li><li> Bakteri çözeltisi (S2 çözeltisi) şırınga (ler) doldurun ve şırınga (ler) tüm kabarcıklar çıkarın. </li><li> Giriş borusu (ler) içine şırınga ucu (ler) (30 G 0.5 &quot;künt iğne) bağlayın. Ardından, konteyner atık çıkış tüp (ler) bağlayın. </li></ol> 4. Deney çalıştırın <ol><li> Şırınga ucunun (ler) için bir enjektör (ler) takın. </li><li> Şırınga pompası üzerine yerleştirin ve düzeltme şırınga (ler). Daha sonra desir objektifinde sahip bir optik mikroskop altında yer mikroçiped büyütme (örneğin, 40X). Bakteri üremesi (P. 30 ° C fluorescens&#39;in) için sabit bir sıcaklık ortamı korumak için canlı bir hücre odası cihazı ile mikroçip örtün. </li><li> Istenen akış hızı seviyeye pompayı (diyelim ki 10 ul / saat) olarak ayarlayın ve akışkan pompalama başlatmak. </li><li> Bakteriler haznesine sonra, biyofilm oluşumu da başlatılır. Biyofilm oluşumu ve olgunlaşma tipik olarak birkaç saat ya da günlük bir süre içinde meydana gelir. Gözlemleyin ve mikroskop aracılığıyla biyofilm büyüme görüntüleri çekmek. </li></ol>

<ol>
	<li>Valiei, A., Kumar, A., Mukherjee, P. P., Liu, Y., Thundat, 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+web+of+streamers:+biofilm+formation+in+a+porous+microfluidic+device.">A web of streamers: biofilm formation in a porous microfluidic device.</a> Lab Chip. 12, 5133-5137 (2012).</li><li>Costerton, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+Biofilms:+A+Common+Cause+of+Persistent+Infections.">Bacterial Biofilms: A Common Cause of Persistent Infections.</a> Science. 284, 1318-1322 (1999).</li><li>Flemming, H. C., Wingender, 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+biofilm+matrix.">The biofilm matrix.</a> Nat Rev Microbiol. 8, 623-633 (2010).</li><li>Wong, G. C. L., O&#8217;Toole, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All+together+now:+Integrating+biofilm+research+across+disciplines.">All together now: Integrating biofilm research across disciplines.</a> MRS Bulletin. 36, 339-342 (2011).</li><li>Yazdi, S., Ardekani, 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=Bacterial+aggregation+and+biofilm+formation+in+a+vortical+flow.">Bacterial aggregation and biofilm formation in a vortical flow.</a> Biomicrofluidics. 6, 044114 (2012).</li><li>Rusconi, R., Lecuyer, S., Guglielmini, L., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laminar+flow+around+corners+triggers+the+formation+of+biofilm+streamers.">Laminar flow around corners triggers the formation of biofilm streamers.</a> J R Soc Interface. 7, 1293-1299 (2010).</li><li>Drescher, K., Shen, Y., Bassler, B. L., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofilm+streamers+cause+catastrophic+disruption+of+flow+with+consequences+for+environmental+and+medical+systems.">Biofilm streamers cause catastrophic disruption of flow with consequences for environmental and medical systems.</a> P Natl Acad Sci USA. 110, 4345-4350 (2013).</li><li>Marty, A., Roques, C., Causserand, C., Bacchin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+bacterial+streamers+during+filtration+in+microfluidic+systems.">Formation of bacterial streamers during filtration in microfluidic systems.</a> Biofouling. 28, 551-562 (2012).</li><li>Taherzadeh, 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=Computational+Study+of+the+Drag+and+Oscillatory+Movement+of+Biofilm+Streamers+in+Fast+Flows.">Computational Study of the Drag and Oscillatory Movement of Biofilm Streamers in Fast Flows.</a> Biotechnol Bioeng. 105, 600-610 (2010).</li><li>Vrouwenvelder, J. S., 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=Impact+of+flow+regime+on+pressure+drop+increase+and+biomass+accumulation+and+morphology+in+membrane+systems.">Impact of flow regime on pressure drop increase and biomass accumulation and morphology in membrane systems.</a> Water Res. 44, 689-702 (2010).</li><li>Mitchell, A. C., 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=Biofilm+enhanced+geologic+sequestration+of+supercritical+CO2.">Biofilm enhanced geologic sequestration of supercritical CO2.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 3, 90-99 (2009).</li><li>Soleimani, S., Van Geel, P. J., Isgor, O. B., Mostafa, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+biological+clogging+in+unsaturated+porous+media.">Modeling of biological clogging in unsaturated porous media.</a> J Contam Hydrol. 106, 39-50 (2009).</li><li>Kumar, A., 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=Microscale+confinement+features+can+affect+biofilm+formation.">Microscale confinement features can affect biofilm formation.</a> Microfluid Nanofluid. 14, 895-902 (2013).</li><li>Neethirajan, S., et al., Bhushan, 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=.">.</a> Encylopedia of Nanotechnology. , (2012).</li><li>Barathi, S., Vasudevan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilization+of+petroleum+hydrocarbons+by+Pseudomonas+fluorescens+isolated+from+a+petroleum-contaminated+soil.">Utilization of petroleum hydrocarbons by Pseudomonas fluorescens isolated from a petroleum-contaminated soil.</a> Environ Int. 26, 413-416 (2001).</li><li>Das, S., Kumar, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+and+post-formation+dynamics+of+bacterial+biofilm+streamers+as+highly+viscous+liquid+jets.">Formation and post-formation dynamics of bacterial biofilm streamers as highly viscous liquid jets.</a> arXiv preprint arXiv:1312.6056. , (2013).</li><li>Shaw, T., Winston, M., Rupp, C. J., Klapper, I., Stoodley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Commonality+of+elastic+relaxation+times+in+biofilms.">Commonality of elastic relaxation times in biofilms.</a> Phys Rev Lett. 93, (2004).</li><li>Berejnov, V., Djilali, N., Sinton, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lab-on-chip+methodologies+for+the+study+of+transport+in+porous+media:+energy+applications.">Lab-on-chip methodologies for the study of transport in porous media: energy applications.</a> Lab Chip. 8, 689-693 (2008).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Biz karmaşık habitatlarda biyofilm geliştirme eğitimi için gözenekli ortam taklit basit mikroakışkan cihazı gösterdi. Deneylerin sonucunu dikte birkaç kritik adımlar vardır. Bunlar cihaz geometrisini içermektedir. Sonrası geometri değişebilirken, flamalar oluşturmak için yeterli gözenek alanı gereklidir. Ayrıca, Valiei ve ark. 1 flama formasyonu sadece belirli bir akış hızı aralığında meydana geldiğini göstermiştir. Bir eşik değerinden daha düşük akış hızlarında, serpantin haline biyofilm deformasyonu görülmemektedir. Yine belli bir başka eşik debi değerinin üzerinde, biyofilm kırık hakim ve flamalar oluşumunu izin veremeyiz. Bu deneyler veba başka konu mikro-ayağı dizide sıkışıp olabilir gaz kabarcıkları olduğunu. Genellikle bu kabarcıklar istenen değere giderek düşen bu durumda başlangıçta artan akış oranı ile ve kaldırılması gerekir. Mikroakışkan platformlarıgibi bu çeşitli avantajları ve birkaç sınırlamalar sunuyoruz. Platform küçük bir kültür hacimleri ile çalışmak için bize sağlar ve kullanıcı-tanımlı özelliklerini birleştiren esnekliğe sahiptir. Örneğin, farklı gözenekli yapılar, mikro-dizi sütun geometrik parametreleri değiştirmek suretiyle simüle edilebilir. Gerçek gözenekli ortam rasgele yapısını taklit da yapılar mikroakışkan platformlar 18 imal edilebilir. Dahası, birkaç tür kanallar doğru istatistiksel analiz için önemli ilgili verilerin toplanması için izin tek bir cihaz üzerinde uygulanabilir. Bununla birlikte, mikro-akışkan sistemleri tipik olarak bir gözenekli ortam, iki boyutlu yapısını taklit eden. Gözenekli ortam üç-boyutlu doğasının taklit edebilen cihazlar genellikle imal etmek için oldukça zordur. Flamalar oluşumu ve evrimi de henüz anlaşılmış değil, ve daha fazla araştırma bu yönde gereklidir. Flamalar oluşturan ve biçimine yol nasıl anlayışolgun biyofilm yapıların iyon kalp stentler, toprak biyofilmlerin ve filtrasyon sistemleri gibi biyomedikal cihazların tıkanması dahil senaryolar geniş bir yelpazede ile ilgili olacaktır. Bizim mikroakışkan platformu bu yönde atılmış bir adımdır.

Son zamanlarda, gözenekli ortam 1 ​​taklit mikroakışkan bir cihaz bakteriyel biyofilm oluşum dinamiklerini göstermiştir. Bakteriyel biyofilm esasen hücre dışı polimerik maddelerin (EPS), 2-4 ile kaplı olan yüzey toplanan bakteri kolonileri vardır. Bu bakteri ince filmler düz yüzeylerinden gözenekli ortamın çok daha karmaşık yaşam kadar neredeyse her hücresi meydana gelebilir. Valiei ve ark. 1 gözenekli bir ortam yapısının simüle etmek için mikro-ayağı bir dizi olan bir mikroakışkan olarak kullanmış ve sıvı akış hızının bir fonksiyonu olarak, bu cihazda biyofilm oluşumunu inceledik. Onlar belli bir akış rejiminde, flamalar olarak bilinen ipliksi biyofilm farklı sütunlar arasında ortaya çıkmaya başladı bulundu. Streamers birinde gergin edilebilir ya da her iki katı yüzeylere uçları, ancak, yapının geri kalan sıvı içinde süspansiyon haline getirilir. Flama oluşumu, tipik olarak başlar biyofilm bir ilk tabaka oluşturulmuş ve biçimi sonraiyon tür karmaşık habitatlarda biyofilm uzun vadeli evrim dikte edebilirsiniz. Son zamanlarda, bazı araştırmacılar flama formasyonu dinamiklerini araştırdık. Yezdi&#39;nin ve diğ. 5 flamalar bir salınım kabarcık kaynaklanan dikey akışlarında meydana getirdiğini göstermiştir. Başka bir deneyde, Rusconi ve ark. 6 flamalar oluşumu üzerine kanal eğrilik ve kanal geometrisinin etkisini araştırdık. Bunlar flamalar mikrokanallar kavisli bölümlerde bir şekilde meydana getirdiğini, morfoloji ve kanal motilitesi ile ilgilidir. Son zamanlarda yapılan araştırmalar flamalar bunlar gözenekli arabirimleri olgun yapıların oluşturulması için ön madde olarak hareket edebilir gibi, çeşitli doğal ve yapay senaryolarda geniş etkilere sahip bir biyomedikal sistemlerde hızlı ve katastrofik biyofilm proliferasyonuna yol açan ve aynı zamanda önemli bir akış-neden olduğunu göstermiştir yapı etkileşimleri, vb 1,7-9. Biyofilm flamalar genellikle i oluştururlargibi gözenekli medya gibi n kompleks habitatları. Gözenekli ortam ortamında anlama biyofilm büyüme örneğin CO2 tutumu 11 olarak iyi durumlarda delikli bütünlüğünü korumak ve toprakta 12 deliklerinin tıkanmalarını biyolojik atık su arıtma 10 gibi, çok sayıda çevresel ve endüstriyel işlemler için geçerlidir. Bu tür karmaşık habitatlarda biyofilm oluşumunu gözlemleyerek genellikle nedeniyle gözenekli ortamın opaklığına zor olabilir. Gerçek zamanlı ve yerinde izleme izin gibi durumlarda, Mikroakiskan bazlı gözenekli medya platformları son derece avantajlı kanıtlayabilirim. Mikroakiskan diğer bir avantajı, tek bir biyo-mikroakışkan platform üzerinde birden fazla biyoreaktörler oluşturmak ve aynı anda online izleme ve / veya sensörler dahil edilmesi için izin vermek için yeteneğidir. Tek bir cihazla ve doğru istatistiksel analiz için önemli bir ilgili veri toplamak için yeteneği birden laboratuar deneyleri uygulamak için esneklik önemli bir zarf olduğunuakışkan sistemleri 13,14 antage. Yukarıdaki tartışmanın bağlamında, bir gözenekli ortam maddesi ortamında anlama flama oluşumu dinamik çeşitli uygulamalara faydalı olacaktır. Bu çalışmada, taklit eden gözenekli ortam cihazında flama oluşumunu araştırılması için protokol geliştirmek. Mikroakışkan platformu Fabrikasyon, hücre kültürü ve deney için gerekli adımlar açıklanmaktadır. Deneylerde, Pseudomonas fluorescens, yabani tipteki, bakteri soyu kullanıldı. S. toprakta doğal olarak bulunan fluorescens, toprak ekolojisine 15 sağlanması bakımından önemli bir rol oynar. Kullanılan bakteri soyu genetik kurucu yeşil flüoresan protein (GFP) ifade etmek üzere mühendislik edilmiştir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1038">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:255px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:339px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">Flourescent Microscope</td>
			<td style="width:255px;">Nikon</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">LB agar</td>
			<td style="width:255px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">BP1425-500</td>
			<td>suspend 40 g in 1 L of purified water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">LB broth</td>
			<td style="width:255px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">BP1427-500</td>
			<td>suspend 20 g in 1 L of purified water</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">Biosafety hood</td>
			<td style="width:255px;">Microzone corporation</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">Petri-dish</td>
			<td style="width:255px;">Fisher</td>
			<td style="width:119px;">875712</td>
			<td>sterile 100mmx15mm polystyrene petri dish</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:325px;">Incubator shaker</td>
			<td>New Brunswick Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:339px;">Excella E24incubator shaker series</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">50 mL sterilized centrifuge tube</td>
			<td style="width:255px;">Corning</td>
			<td style="width:119px;">430828</td>
			<td>Polypropylene Rnase-/Dnase-free</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">Tetracycline free base</td>
			<td style="width:255px;">MP Biomedicals</td>
			<td style="width:119px;">103012</td>
			<td>50 ug/mL</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">SYLGARD 184 silicone</td>
			<td style="width:255px;">Dow Corning Corporation</td>
			<td style="width:119px;">68037-59-2</td>
			<td>Elastomer Base and curing agent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">Positive photoresist (AZ4620)</td>
			<td style="width:255px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:325px;">Plastic tube</td>
			<td style="width:255px;">Cole- Parmer</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

protocol for biofilm streamer formation in a microfluidic device with micro-pillars

Çeşitli bakteri türleri yüzeylere bağlanmasına ve biyofilm olarak adlandırılan ince film şeklinde kolonize yeteneğine sahiptirler. Gözenekli ortamda büyümek Biofilmler atık su arıtımı ve CO 2 haciz gibi çeşitli endüstriyel ve çevresel süreçlere alakalı. Biz taklit eden gözenekli ortam mikroakışkan bir cihaz biyofilm oluşumunu araştırmak için, Pseudomonas fluorescens&#39;in Gram-negatif aerobik bakteri kullanılır. Mikroakışkan cihaz yumuşak litografi kullanarak fabrikasyon edildi mikro-mesajların bir dizi oluşur. Daha sonra, akış ile bu cihazlarda biyofilm oluşumu araştırıldı ve bizim cihazda flamalar olarak bilinen ipliksi biyofilm oluşumunu göstermektedir. Imalat ve mikroakışkan cihazın montajı için ayrıntılı protokolleri, bakteriyel kültür protokolleri ile birlikte burada sağlanmaktadır. Mikroakışkan cihaz ile deney için detaylı prosedürler de temsilcisi ile birlikte sunulmuşturSonuçlar.

Yukarıda bahsedilen protokolü kullanarak mikroüretim, PDMS göre mikroakışkan cihaz inşa edilmiştir. 1 taramalı elektron mikroskobu (SEM) PDMS görüntüleri göstermektedir cihazı. Şekil 1a, aygıtın giriş bölümünü göstermektedir. Bir çatal benzeri giriş cihaz üzerinde basınç başını eşitlemek için oluşturulur. Ayrıca SEM görüntüleme ayrıca ayağı duvarları (Şekil 1b) neredeyse dik olduğunu gösterdi. Kültürlenmiş bakteri çözeltisi (Şekil 2) ile seyreltildi ve optik yoğunluk 0.1 &#39;lik bir değere ayarlandı. Biz, giriş akış oranının bir fonksiyonu olarak mikroakışkan cihaz biyofilm oluşumunu inceledik. Ne zaman P. Flüoresan 0.8 ul / saat, bakteri bağlanma düşük bir akış hızında cihazın içine enjekte edildi ve biyofilm oluşumunu cihazın duvarları meydana geldi. Hatta uzun bir süre (&gt; 20 saat) sonra, yüzey-sarılma biyofilmlerde dışında başka bir bakteriyel yapılar biztekrar gözlenmiştir. Daha sonra, aynı deney 8 ul / saatlik bir akış oranında tekrar edildi. Bu durumda, biyofilm oluşumunu tekrar seyreltilmiş bakteri kültürü infüzyon birkaç dakika sonra başladı. Bununla birlikte, bir kaç saat sonra, mikro-sütunlar arasında uzanan lifli yapıların görünümü cihazı (Şekil 4) orta bölümüne yakın gözlenmiştir. Bu lifli yapılar hareketsiz bakterilerin varlığı sayesinde gözlemlenebildi. Bu yapılar, serpantin şekilde bilinmektedir ve sadece biri bağlanabilir veya her iki yüzeye de sonlanan bir ipliksi biyofilm bulunmaktadır. Yapının kalanı genellikle (burada olduğu gibi), sıvı ortam içinde süspansiyon haline getirilir. 4 biyofilm flama yapısının zaman gelişimi göstermektedir. Streamers genellikle viskoelastik biyofilmde akışkan kesme etkisine bağlı oluştururlar. Sütun 5, bir dizi geçen akış için etkin ve hız hatlarını göstermektedir. Benzetim flamalar gösterirBizim mikroakışkan sisteminde bir şekilde, esas olarak sıvı akış akım çizgileri boyunca hizalanır. Yapılarından ve biyofilm serpantin oluşumu arasındaki ilişki henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Ancak Das ve Kumar 16 Son zamanlarda bu flamalar özünde viskoelastik biyofilmlerin yüksek kıvamlı sıvı devlet olarak oluşturmak olduğu ileri sürülmüştür. Onlar biyofilm flama formasyonu zaman ölçeği genellikle çok biyofilmlerin viskoelastik gevşeme zamanı ölçekler aşan gözlem kendi varsayım dayalı. Biyo-filmler gibi viskoelastik sıvılar davranır bilinen ve bu nedenle viskoelastik gevşeme zaman ölçeği çok daha büyük bir zaman ölçeklerinde, bunlar esas olarak yüksek ölçüde zor akışlı sıvı 17 davranır. Bu formülasyona göre, flamalar. Yüksek kesme gerilimlerinin yerlerde doğması beklenir 5 kanaldaki yüksek hızın konumlarını gösterir, ve bu yerler, yüksek kesme stresleri yerleri denk olabilir. İlk Pha<html> büyüme se, flamalar bu yerlerde (Şekil 4) yakın geldiği görülmektedir. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/51732/51732fig1highres.jpg" /> Mikroakışkan kanal (üst görünüm) Şekil 1. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri. a) Giriş bölümünde, mikro-sütunları içeren b) Bölge. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51732/51732fig1large.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/51732/51732fig2highres.jpg" /> Bakteri kültürü içinde yer 2. Sıralı adımları Şekil. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51732/51732fig2large.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> nt &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; her zaman &quot;&gt; <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/51732/51732fig3highres.jpg" /> Şekil 3. mikroakışkan deneyler için ayarlayın. 1-Optik mikroskop (ters), 2-Şırınga pompası, 3-Görüntü ve veri toplama, (isteğe bağlı) 4-Şırınga içeren boya, 5-Şırınga içeren bakteriler, 6-Atık deposu. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51732/51732fig3large.jpg" target="_blank">Lütfen Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4" src="/files/ftp_upload/51732/51732fig4highres.jpg" /> Flamalar evrim Şekil 4. Time-lapse konfokal görüntüleme. Görüntü düzlemi = z cihazın 25 mikron, yani orta gelir. Kesik elips biyofilm flamalar göstermektedir. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51732/51732fig4large.jpg" target="_blank">tıklayınız</a>Burada bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/51732/51732fig5highres.jpg" /> Şekil mikro-sütunlar geçmiş akış akıcılık ve hız hatlarını gösteren 5. Hesaplamalı akışkanlar mekaniği simülasyonları. Akışkan akışı alt ve hız ölçeğine üstten olduğu m / sn olduğunu. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51732/51732fig5large.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Protocol for Biofilm Streamer Formation in a Microfluidic Device with Micro-pillars at JoVE.com

Protocol for Biofilm Streamer Formation in a Microfluidic Device with Micro-pillars

Protocols for the study of biofilm formation in a microfluidic device that mimics porous media are discussed. The microfluidic device consists of an array of micro-pillars and biofilm formation by Pseudomonas fluorescens in this device is investigated.

Mikro-ayağı ile bir mikroakışkan Aygıt Biyofilm Çıtası Formasyonu Protokolü

Several bacterial species possess the ability to attach to surfaces and colonize them in the form of thin films called biofilms. Biofilms that grow in ...

protocol-for-biofilm-streamer-formation-microfluidic-device-with

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

12.1K Görüntüleme.  University of Alberta. Protocols for the study of biofilm formation in a microfluidic device that mimics porous media are discussed. The microfluidic device consists of an array of micro-pillars and biofilm formation by Pseudomonas fluorescens in this device is investigated. 

Video: Protocol for Biofilm Streamer Formation in a Microfluidic Device with Micro-pillars

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

We have developed a microfluidic device that mimics the delivery and systemic clearance of drugs to heterogeneous three-dimensional tumor tissues in vitro. Nutrients delivered by vasculature fail to reach all parts of tumors, giving rise to heterogeneous microenvironments consisting of viable, quiescent and necrotic cell types. Many cancer drugs fail to effectively penetrate and treat all types of cells because of this heterogeneity. Monolayers of cancer cells do not mimic this heterogeneity, making it difficult to test cancer drugs with a suitable in vitro model. Our microfluidic devices were fabricated out of PDMS using soft lithography. Multicellular tumor spheroids, formed by the hanging drop method, were inserted and constrained into rectangular chambers on the device and maintained with continuous medium perfusion on one side. The rectangular shape of chambers on the device created linear gradients within tissue. Fluorescent stains were used to quantify the variability in apoptosis within tissue. Tumors on the device were treated with the fluorescent chemotherapeutic drug doxorubicin, time-lapse microscopy was used to monitor its diffusion into tissue, and the effective diffusion coefficient was estimated. The hanging drop method allowed quick formation of uniform spheroids from several cancer cell lines. The device enabled growth of spheroids for up to 3 days. Cells in proximity of flowing medium were minimally apoptotic and those far from the channel were more apoptotic, thereby accurately mimicking regions in tumors adjacent to blood vessels. The estimated value of the doxorubicin diffusion coefficient agreed with a previously reported value in human breast cancer. Because the penetration and retention of drugs in solid tumors affects their efficacy, we believe that this device is an important tool in understanding the behavior of drugs, and developing new cancer therapeutics.

Microfluidic Device for Recreating a Tumor Microenvironment in Vitro

We present the procedure for fabrication and operation of a microfluidic device that recreates heterogeneous tumor microenvironments in vitro. The variability in apoptosis within tumor tissue was quantified using fluorescent stains and the effective diffusion coefficient of the chemotherapeutic drug doxorubicin into tumor tissue was evaluated.

Bir Tümör Mikroçevre yeniden oluşturmak için mikroakışkan Cihazı<em&gt; In vitro</em

We have developed a microfluidic device that mimics the delivery and systemic clearance of drugs to heterogeneous three-dimensional tumor tissues in ...

Biyomühendislik

A Microfluidic Device for Studying Multiple Distinct Strains

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a comparative manner. Multiwell plates are routinely used to compare many different strains or cell lines, but allow limited control over the environment dynamics. Microfluidic devices, on the other hand, allow exquisite dynamic control over the surrounding conditions, but it is challenging to image and distinguish more than a few strains in them. Here we describe a method to easily and rapidly manufacture a microfluidic device capable of applying dynamically changing conditions to multiple distinct yeast strains in one channel. The device is designed and manufactured by simple means without the need for soft lithography. It is composed of a Y-shaped flow channel attached to a second layer harboring microwells. The strains are placed in separate microwells, and imaged under the exact same dynamic conditions. We demonstrate the use of the device for measuring protein localization responses to pulses of nutrient changes in different yeast strains.

We present a simple method to produce microfluidic devices capable of applying similar dynamic conditions to multiple distinct strains, without the need for a clean room or soft lithography.

Birden Farklı Suşlarının incelenmesi için bir mikroakışkan Cihazı

The study of cell responses to environmental changes poses many experimental challenges: cells need to be imaged under changing conditions, often in a ...

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and used to dictate the shape as well as the diameter of a core stream.&#160;Grooves in the top and bottom of a microfluidic channel were designed to direct the sheath fluid and shape the core fluid.&#160;By matching the viscosity and hydrophilicity of the sheath and core fluids, the interfacial effects are minimized and complex fluid shapes can be formed.&#160;Controlling the relative flow rates of the sheath and core fluids determines the cross-sectional area of the core fluid.&#160;Fibers have been produced with sizes ranging from 300 nm to ~1 mm, and fiber cross-sections can be round, flat, square, or complex as in the case with double anchor fibers. Polymerization of the core fluid downstream from the shaping region solidifies the fibers.&#160;Photoinitiated click chemistries are well suited for rapid polymerization of the core fluid by irradiation with ultraviolet light.&#160;Fibers with a wide variety of shapes have been produced from a list of polymers including liquid crystals, poly(methylmethacrylate), thiol-ene and thiol-yne resins, polyethylene glycol, and hydrogel derivatives. Minimal shear during the shaping process and mild polymerization conditions also makes the fabrication process well suited for encapsulation of cells and other biological components.

Two adjacent fluids passing through a grooved microfluidic channel can be directed to form a sheath around a prepolymer core; thereby&#160;determining both shape and cross-section. Photoinitiated polymerization, such as thiol click chemistry, is well suited for rapidly solidifying the core fluid into a microfiber with predetermined size and shape.

Önceden Tasarlanmış Boyut ve Şekle Sahip Polimerik ve Biyohidred Elyafların Mikroakışkan İmalatı

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

Analyzing Mixing Inhomogeneity in a Microfluidic Device by Microscale Schlieren Technique

In this paper, we introduce the use of microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. The microscale schlieren system is constructed from a Hoffman modulation contrast microscope, which provides easy access to the rear focal plane of the objective lens, by removing the slit plate and replacing the modulator with a knife-edge. The working principle of microscale schlieren technique relies on detecting light deflection caused by variation of refractive index1-3. The deflected light either escapes or is obstructed by the knife-edge to produce a bright or a dark band, respectively. If the refractive index of the mixture varies linearly with its composition, the local change in light intensity in the image plane is proportional to the concentration gradient normal to the optical axis. The micro-schlieren image gives a two-dimensional projection of the disturbed light produced by three-dimensional inhomogeneity.
To accomplish quantitative analysis, we describe a calibration procedure that mixes two fluids in a T-microchannel. We carry out a numerical simulation to obtain the concentration gradient in the T-microchannel that correlates closely with the corresponding micro-schlieren image. By comparison, a relationship between the grayscale readouts of the micro-schlieren image and the concentration gradients presented in a microfluidic device is established. Using this relationship, we are able to analyze the mixing inhomogeneity from associate micro-schlieren image and demonstrate the capability of microscale schlieren technique with measurements in a microfluidic oscillator4. For optically transparent fluids, microscale schlieren technique is an attractive diagnostic tool to provide instantaneous full-field information that retains the three-dimensional features of the mixing process.

Herein, we describe a procedure that employs microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. Through calibration, distribution of concentration gradient can be derived from the micro-schlieren image.

Mikro Schlieren Tekniği ile bir mikroakışkan Aygıt karıştırma homojen Analizi

In this paper, we introduce the use of microscale schlieren technique to measure mixing inhomogeneity in a microfluidic device. The microscale schlieren ...

Fully Automated Centrifugal Microfluidic Device for Ultrasensitive Protein Detection from Whole Blood

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is a promising method to detect small amount of proteins in biological samples. The devices providing a platform for reduced sample volume and assay time as well as full automation are required for potential use in point-of-care-diagnostics. Recently, we have demonstrated ultrasensitive detection of serum proteins, C-reactive protein (CRP) and cardiac troponin I (cTnI), utilizing a lab-on-a-disc composed of TiO2 nanofibrous (NF) mats. It showed a large dynamic range with femto molar (fM) detection sensitivity, from a small volume of whole blood in 30 min. The device consists of several components for blood separation, metering, mixing, and washing that are automated for improved sensitivity from low sample volumes. Here, in the video demonstration, we show the experimental protocols and know-how for the fabrication of NFs as well as the disc, their integration and the operation in the following order: processes for preparing TiO2 NF mat; transfer-printing of TiO2 NF mat onto the disc; surface modification for immune-reactions, disc assembly and operation; on-disc detection and representative results for immunoassay. Use of this device enables multiplexed analysis with minimal consumption of samples and reagents. Given the advantages, the device should find use in a wide variety of applications, and prove beneficial in facilitating the analysis of low abundant proteins.

This protocol demonstrates how to achieve femto molar detection sensitivity of proteins in 10 &#181;L of whole blood within 30 min. This can be achieved by using electrospun nanofibrous mats integrated in a lab-on-a-disc, which offers high surface area as well as effective mixing and washing for enhanced signal-to-noise ratio.

Tüm Blood adlı ultrasensitive Protein Algılama için Tam Otomatik Santrifüj mikroakışkan Cihazı

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is a promising method to detect small amount of proteins in biological samples. The devices providing a platform ...

Co-culture of Living Microbiome with Microengineered Human Intestinal Villi in a Gut-on-a-Chip Microfluidic Device

Here, we describe a protocol to perform long-term co-culture of multi-species human gut microbiome with microengineered intestinal villi in a human gut-on-a-chip microphysiological device. We recapitulate the intestinal lumen-capillary tissue interface in a microfluidic device, where physiological mechanical deformations and fluid shear flow are constantly applied to mimic peristalsis. In the lumen microchannel, human intestinal epithelial Caco-2 cells are cultured to form a &#39;germ-free&#39; villus epithelium and regenerate small intestinal villi. Pre-cultured microbial cells are inoculated into the lumen side to establish a host-microbe ecosystem. After microbial cells adhere to the apical surface of the villi, fluid flow and mechanical deformations are resumed to produce a steady-state microenvironment in which fresh culture medium is constantly supplied and unbound bacteria (as well as bacterial wastes) are continuously removed. After extended co-culture from days to weeks, multiple microcolonies are found to be randomly located between the villi, and both microbial and epithelial cells remain viable and functional for at least one week in culture. Our co-culture protocol can be adapted to provide a versatile platform for other host-microbiome ecosystems that can be found in various human organs, which may facilitate in vitro study of the role of human microbiome in orchestrating health and disease.

We describe an in vitro protocol to co-culture gut microbiome and intestinal villi for an extended period using a human gut-on-a-chip microphysiological system.

içinde Microengineered İnsan Bağırsak Villi Oturma mikrobiyomu Co-kültür, bir Gut-on-a-Chip mikroakışkan Aygıt

Here, we describe a protocol to perform long-term co-culture of multi-species human gut microbiome with microengineered intestinal villi in a human ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to spatially fractionate the sample based on a biological property of interest. For the resultant spatial distribution to be used as the assay readout, microfluidic devices are often subjected to microscopic analysis requiring complex instrumentation with higher cost and reduced portability. To address this limitation, we have developed an integrated electronic sensing technology for multiplexed detection of particles at different locations on a microfluidic chip. Our technology, called Microfluidic CODES, combines Resistive Pulse Sensing with Code Division Multiple Access to compress 2D spatial information into a 1D electrical signal. In this paper, we present a practical demonstration of the Microfluidic CODES technology to detect and size cultured cancer cells distributed over multiple microfluidic channels. As validated by the high-speed microscopy, our technology can accurately analyze dense cell populations all electronically without the need for an external instrument. As such, the Microfluidic CODES can potentially enable low-cost integrated lab-on-a-chip devices that are well suited for the point-of-care testing of biological samples.

We demonstrate a microfluidic platform with an integrated surface electrode network that combines resistive pulse sensing (RPS) with code division multiple access (CDMA), to multiplex detection and sizing of particles in multiple microfluidic channels.

Parçacıkların Mekansal Takip için Çoklanmış Elektronik Algılama ile mikroakışkan Platformu

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

A Microfluidic Flow Chamber Model for Platelet Transfusion and Hemostasis Measures Platelet Deposition and Fibrin Formation in Real-time

Microfluidic models of hemostasis assess platelet function under conditions of hydrodynamic shear, but in the presence of anticoagulants, this analysis is restricted to platelet deposition only. The intricate relationship between Ca2+-dependent coagulation and platelet function requires careful and controlled recalcification of blood prior to analysis. Our setup uses a Y-shaped mixing channel, which supplies concentrated Ca2+/Mg2+ buffer to flowing blood just prior to perfusion, enabling rapid recalcification without sample stasis. A ten-fold difference in flow velocity between both reservoirs minimizes dilution. The recalcified blood is then perfused in a collagen-coated analysis chamber, and differential labeling permits real-time imaging of both platelet and fibrin deposition using fluorescence video microscopy. The system uses only commercially available tools, increasing the chances of standardization. Reconstitution of thrombocytopenic blood with platelets from banked concentrates furthermore models platelet transfusion, proving its use in this research domain. Exemplary data demonstrated that coagulation onset and fibrin deposition were linearly dependent on the platelet concentration, confirming the relationship between primary and secondary hemostasis in our model. In a timeframe of 16 perfusion min, contact activation did not take place, despite recalcification to normal Ca2+ and Mg2+ levels. When coagulation factor XIIa was inhibited by corn trypsin inhibitor, this time frame was even longer, indicating a considerable dynamic range in which the changes in the procoagulant nature of the platelets can be assessed. Co-immobilization of tissue factor with collagen significantly reduced the time to onset of coagulation, but not its rate. The option to study the tissue factor and/or the contact pathway increases the versatility and utility of the assay.

This paper describes an experimental model of hemostasis that simultaneously measures platelet function and coagulation. Platelet and fibrin fluorescence is measured in real-time, and platelet adhesion rate, coagulation rate, and onset of coagulation are determined. The model is used to determine platelet procoagulant properties under flow in concentrates for transfusion.

Trombosit Transfüzyon ve Hemostaz için bir mikroakışkan Akış Odası Modeli Gerçek zamanlı Trombosit Birikimi ve Fibrin oluşumu Tedbirleri

Microfluidic models of hemostasis assess platelet function under conditions of hydrodynamic shear, but in the presence of anticoagulants, this analysis is ...

Perfusable Vascular Network with a Tissue Model in a Microfluidic Device

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the spheroid cultures, a perfusable vascular network in the spheroids remains a critical challenge for long-term culture required to maintain and develop their functions, such as protein expressions and morphogenesis. The protocol presents a novel method to integrate a perfusable vascular network within the spheroid in a microfluidic device. To induce a perfusable vascular network in the spheroid, angiogenic sprouts connected to microchannels were guided to the spheroid by utilizing angiogenic factors from human lung fibroblasts cultured in the spheroid. The angiogenic sprouts reached the spheroid, merged with the endothelial cells co-cultured in the spheroid, and formed a continuous vascular network. The vascular network could perfuse the interior of the spheroid without any leakage. The constructed vascular network may be further used as a route for supply of nutrients and removal of waste products, mimicking blood circulation in vivo. The method provides a new platform in spheroid culture toward better recapitulation of living tissues.

The protocol describes how to engineer a perfusable vascular network in a spheroid. The spheroid's surrounding microenvironment is devised to induce angiogenesis and connect the spheroid to the microchannels in a microfluidic device. The method allows the perfusion of the spheroid, which is a long-awaited technique in three-dimensional cultures.

Perfusable vasküler ağ özellikli bir doku içinde bir mikrosıvısal aygıt

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the ...

A Microfluidic Platform for Stimulating Chondrocytes with Dynamic Compression

Mechanical stimuli are known to modulate biological functions of cells and tissues. Recent studies have suggested that compressive stress alters growth plate cartilage architecture and results in growth modulation of long bones of children. To determine the role of compressive stress in bone growth, we created a microfluidic device actuated by pneumatic pressure, to dynamically (or statically) compress growth plate chondrocytes embedded in alginate hydrogel cylinders. In this article, we describe detailed methods for fabricating and characterizing this device. The advantages of our protocol are: 1) Five different magnitudes of compressive stress can be generated on five technical replicates in a single platform, 2) It is easy to visualize cell morphology via a conventional light microscope, 3) Cells can be rapidly isolated from the device after compression to facilitate downstream assays, and 4) The platform can be applied to study mechanobiology of any cell type that can grow in hydrogels.

This article provides detailed methods for fabricating and characterizing a pneumatically actuating microfluidic device for chondrocyte compression.

Dinamik Sıkıştırma ile Chondrocytes Uyarıcı için Bir Mikroakışkan Platform

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