[ميكروأرس] البوليمر لاكتشاف إنتاجية عالية من المواد الحيوية
Summary
A صفا للتشكيل ل[ميكروأري] البوليمر باستخدام تقنية بلمرة ضوئية المنشأ على-رقاقة. ويرد وصف أيضا السطح إنتاجية عالية توصيف باستخدام الذرية المجهري القوة، والقياسات المياه زاوية الاتصال، X-راي الضوئية الطيفي والوقت من الثانوي رحلة أيون قياس الطيف الشامل وأ مقايسة المرفقات الخلية.
Abstract
خلط هي عملية الوحدة التي يجمع بين اثنين من أو أكثر المكونات إلى على خليط متجانسة. هذا العمل ينطوي على خلط اثنين من تيارات سائل لزج باستخدام خلاط في-خط ثابت. على خلاط هو تصميم انقسام-AND-أعد تجميع التي توظف تدفق القص والامتدادية لزيادة جهة الاتصال بينية بين المكونات. تم التي شيدت A النموذج الأولي انقسام-AND-أعد تجميع (SAR) خلاط عن طريق مواءمة سلسلة من بولي ليزر-قطع رقيقة (الميثيل ميتاكريليت) (البولى ميثيل ميثا أكريلات) لوحات الذي عقد في مكان في أنبوب PVC. خلط الموجودة في هذا الجهاز ويتضح في الصورة في الشكل. 1. تم ادراج الحمراء صبغ إلى أحد جزء من السوائل الاختبار والمستخدمة باعتبارها العنصر طفيفة يجري مختلطة في المكون (غير مصبوغ) الرئيسية. في مدخل التابعة لخالط، يتم تقسيم طبقة حقن من السوائل التتبع داخل اثنان طبقات لأنها تدفقات من خلال قسم الاختلاط. فى القسم كل خلط لاحقة، تم تكرار على عدد من الطبقات الأفقي. في نهاية المطاف، يتم فرقت بشكل موحد على تيار واحد من صبغ منتدى المجالس الرومانسيةoughout المقطع العرضي من الجهاز.
باستخدام السوائل اختبار غير-النيوتونية من Carbopol 0.2٪ وأ السوائل التتبع مخدر من تكوين مماثلة، والاختلاط في وحدة يتم تصور باستخدام المغناطيسي التصوير بالرنين (MRI). التصوير بالرنين المغناطيسي هو التحقيق الذي تجريه قوية جدا التجريبية من الكيميائية الجزيئية والبيئة المادية وكذلك هيكل العينة على جداول طول من ميكرون إلى سنتيمتر. وقد أدى هذه الحساسية في تطبيق واسع النطاق من هذه التقنيات لتحديد خصائص الفيزيائية والكيميائية و/ أو الخصائص البيولوجية من مواد تتراوح عن بني البشر لإلى الأطعمة إلى وسائل الإعلام التي يسهل اختراقها 1، 2. على المعدات، وظروف المستخدمة هنا هي مناسبة للسوائل التصوير التي تحتوي على كميات كبير من H NMR 1 رافعة مثل الماء العادي والسوائل العضوية بما في ذلك الزيوت. تقليديا وقد استخدمت MRI السوبر قطع المغناطيس إجراء التي ليست مناسبة للالبيئات الصناعية وليس المحمولة في غضون أحد المختبرات (الشكل رقم 2). الأخيرة أوجه التقدم طلقد المسموح بها N المغناطيس التكنولوجيا على البناء من حدة التخزين كبيرة قطع المغناطيس متوافق صناعيا مناسبة لتدفقات عملية التصوير. هنا، MRI يوفر تركيزات مكون حل مكانيا في مواقع المحوري مختلفة أثناء عملية الاختلاط. هذا وثائق العمل في الوقت الحقيقي في خلط من السوائل عالية اللزوجة عبر مراسل التوزيعية خلط مع أحد التطبيقات لمنتجات العناية الشخصية.
Protocol
Discussion
وقد تم [ميكروأرس] البوليمر استخدمت بنجاح لاكتشاف من المواد الجديدة من قبل مئات الفرز من البوليمر الرواية في أ مقايسة البيولوجية وتحديد 'ضرب' المواد التي يمكن أن في وقت لاحق يمكن تحجيمها ما يصل الى الأجهزة مفيدة. في هذا الحالة، قد يتم يعملون في توصيف سطح صفها وقت لاحق لمقايسة البيولوجية وعلى وجه الحصر على المواد 'ضرب' لدراسة تلك المواد في أكثر من التفصيل. قد هذه الاستراتيجية تكون ذات فائدة إذا HTSC هو لا المتاحة للexperimentalist توظيف هذا النهج. ومع ذلك، على الاستفادة بالكامل [ميكروأرس] البوليمر لدراسة البيولوجية-المواد درجة التفاعلات الصفيف بأكمله من مئات من مواد وينبغي تحليل قبل إلى المقايسات البيولوجية باستخدام منهجيات HTSC، والتي يمكن في وقت لاحق أن تستخدم لمراقبة عامة هيكل-وظيفة الاتجاهات.
الطباعة الاتصال يعتمد على مسمار معدني انزلاق صعودا وهبوطا بحرية داخل حامل دبوس. دبوس ورقم التعريف الشخصي نظافة الغرفة حامل هو الهدف الأسمى هو ضمان Printing يحدث بنجاح ووينبغي الاضطلاع بصرامة. يمكن أن قبل تبدأ أ الطباعة تشغيل حركة المناسبة من رقم التعريف الشخصي PIN داخل حامل دبوس يتم اختبارها عن طريق أداء أ المدى الجاف للملابس، مع عدم وجود مونومرات الحاضر. وينبغي أن الخطوة التنظيف تستمر حتى ويتم تحقيق حركة دبوس بتكاثر.
وينبغي أن الفكر كبيرة تذهب في تصميم من الخليط مونومر. في أجل إنتاج بسهولة على مكتبة اندماجي من البوليمرات، يتم تشكيل مئات من البوليمرات الاسهامية عن طريق خلط أ مونومرات قليلة في نسب مختلفة. عادة ما ونحن ننتج المكتبات الأعضاء 576 حيث أن هذا يشكل على مدار 24 × 24 الصفيف، الذي هو مناسبة لعلى علم الهندسة من شريحة زجاجية. في أجل إنتاج على مكتبة اندماجي أن يستكشف الفضاء معظم اندماجي أسهل الأسلوب هو لخلط 24 مونومرات بايرويسي في نسبة 2:1. بدلا من ذلك، إدراج من التدرجات التركيبية في غضون الصفيف هي مفيدة لتمكين هذه الملاحظات للاتجاهات، والذي يسمح التراكيب مونومر الأمثل لتكون دالعزم. يمكن أن كما أن تستخدم مثال عن هذا مونومرات 22 باعتباره المكون الأول في خليط شارك في مونومر التي يتم المخفف بشكل تسلسلي مع 1 من 6 مكونات الثانية. إذا يتم استخدام 5 التخفيفات، على سبيل المثال خلط مكونات الأولى والثانية في نسب من 90:10، 75:25، 25:75، 50:50 و10:90، هذا من شأنه أن يؤدي في 488 حلول كوبوليمر فريدة من نوعها. إلى يصبح العدد الإجمالي للما يصل الى 576، وإنشاء نسخ متماثلة من مجموعة السلفات من مونومرات المستخدمة ويمكن إدخال، والذي هو في كثير من الأحيان عينة مرجعية هامة. وينبغي أن يمكن الاستغناء حلول مونومر 576 حيز 2 384 لوحات بشكل جيد. لبرمجة للروبوت أنه من الأسهل أن يكون اثنين من لوحات متطابقة من حيث للموقف من مونومرات وينبغي أن، وبالتالي، يمكن تقسيم الحلول مونومر بشكل متساو بين لوحات اثنين.
يمكن أن يتم حفظ A قدرا كبيرا من الوقت في إعداد من لوحات مصدر عن طريق استخدام من ماصات متعددة القنوات، وينبغي أن تحدد في تصميم من لوحات مصدر في أجل استغلال استخدام من ماصات متعددة القنوات. </ P>
يجب أن لتحقيق HTSC الآلية لإدارة صفائف سيكون موقف بقعة نجح في توفيق مع الأجهزة التوصيف. عادة ما أرض الملعب من صفيف اكريليت هو 500-1000 ميكرومتر والقطر بقعة البوليمر هو 300 ميكرومتر. مراحل معظم XY يكون لها القرار إلى أقل من 10 ميكرومتر، وبالتالي هناك هو التسامح كاف للمحافظة على سطح جهاز توصيف إلى بشكل موثوق وصول إلى مناصب الصفيف مرة واحدة للأبعاد الصحيح لقد كان الإدخال إلى العينة البرمجيات تحديد المواقع. على على سبيل الحصر، على تحديد المواقع الآلي هو في الواقع الطباعة دقيقة من الصفيف. لضمان الطباعة دقيقة أنه من المهم لمنع الحركة من الركيزة على المسرح الطباعة إما باستخدام شفط فراغ أو المشابك الربيع جنبا إلى جنب مع أبعاد الشريحة المناسبة (لاحظ أن على حد سواء أ الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي حجم الشريحة القياسية موجودة).
TOF-SIMS هو أسلوب سطح للغاية الحساسة التي من شأنها أن مراعاة وجود أي تلوث على عينات. بالتالي يجب أن، أن تؤخذ الرعاية يفناتلتجنب الاتصال مع السطح. وينبغي أن فقط عينات يتم التعامل معها، ولكن السطح من الفائدة لا اتصلت مع، مع قفازات نظيفة (البولي اثيلين يفضل أن يكون ذلك) ومع ملاقط تنظيفها طازجة. ونحن يغسل عادة مع الكلوروفورم والهكسين. ويتم ذلك أفضل التخزين عينة قبل إلى قياسات في حامل عينة التي يحمل الشرائح وبصرف النظر، على سبيل المثال على .. 5 حامل الشرائح أو 20 حامل الشرائح
فقد تم تصميم صفائف على وجه التحديد لتكون متوافقة مع العديد من تنسيقات مقايسة البيولوجية وقراءات، وهذا هو، الركيزة المستخدمة هي شريحة المجهر مناسبة بشكل مثالي لالماسحات الضوئية مضان والمجاهر الخفيفة. هذا يعني هي مناسبة تماما التنسيق إلى استكشاف العديد من المواد-البيولوجية التفاعلات. وعلاوة على ذلك، تنسيق يسمح ليتم عرضه مئات من مواد بشكل متواز. وهذا يسمح ليتم عرضه العديد من المواد أكثر من الأساليب التقليدية يتم بمقتضاه فرزهم كل الكيمياء مواد جديدة بشكل فردي. في نطاق زادت لالبيولوجية-المواد التفاعلات تسمحليالي لعلى استجلاء هذه آليات من التفاعلات سطح البيولوجية، فضلا عن العثور على المواد الأمثل لتطبيق معين.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ومن المسلم به التكرم على تمويل من الاستئماني ويلكوم (منحة 085245/Z/08/Z عدد). ومن المسلم به التكرم نوتنغهام تقنية النانو و سانتر علم النانو لإعطاء الوصول إلى نظام رامان ومن أجل التنمية الشرق وكالة منطقة ميدلاند لتمويل هذه المعدات.
Materials
| Name of the reagent/equipment | Company | Catalogue/Model number |
| Epoxy slides | Genetix | K2652 |
| Contact printer | Biodot | XYZ3060 Platform |
| Metal pin | ArrayIt | 946MP6B |
| ToF-SIMS instrument | ION-TOF | |
| XPS instrument | Kratos | |
| WCA apparatus | Krüss | DSA 100 |
| AFM | Bruker | Dimension Icon |
| RPMI-1640 cell culture media | Sigma-Aldrich | R0883 |
| SYTO17 | Invitrogen | S-7579 |
References
- Hook, A. L., Anderson, D. G., Langer, R., Williams, P., Davies, M. C., Alexander, M. R. High throughput methods applied in biomaterial development and discovery. Biomaterials. 31, 187-198 (2010).
- Anderson, D. G., Levenberg, S., Langer, R. Nanoliter-scale synthesis of arrayed biomaterials and application to human embryonic stem cells. Nature Biotechnology. 22, 863-866 (2004).
- Mei, Y., Saha, K., Bogatyrev, S. R., Yang, J., Hook, A. L., Kalcioglu, Z. I., Cho, S. W., Mitalipova, M., Pyzocha, N., Rojas, F., Van Vliet, K. J., Davies, M. C., Alexander, M. R., Langer, R., Jaenisch, R., Anderson, D. G. Combinatorial development of biomaterials for clonal growth of human pluripotent stem cells. Nature Materials. 9, 768-778 (2010).
- Pernagallo, S., Wu, M., Gallagher, M. P., Bradley, M. Colonising new frontiers-microarrays reveal biofilm modulating polymers. Journal of Materials Chemistry. 21, 96-101 (2011).
- Yang, J., Mei, Y., Hook, A. L., Taylor, M., Urquhart, A. J., Bogatyrev, S. R., Langer, R., Anderson, D. G., Davies, M. C., Alexander, M. R. Polymer surface functionalities that control human embryoid body cell adhesion revealed by high throughput surface characterization of combinatorial material microarrays. Biomaterials. 31, 8827-8838 (2010).
- Urquhart, A. J., Anderson, D. G., Taylor, M., Alexander, M. R., Langer, R., Davies, M. C. High throughput surface characterisation of a combinatorial material library. Advanced Materials. 19, 2486-2491 (2007).
- Taylor, M., Urquhart, A. J., Zelzer, M., Davies, M. C., Alexander, M. R. Picoliter water contact angle measurement on polymers. Langmuir. 23, 6875-6878 (2007).
- Urquhart, A. J., Taylor, M., Anderson, D. G., Langer, R., Davies, M. C., Alexander, M. R. TOF-SIMS analysis of a 576 micropatterned copolymer array to reveal surface moieties that control wettability. Analytical Chemistry. 80, 135-142 (2008).
- Hook, A. L., Yang, J., Chen, X., Roberts, C. J., Mei, Y., Anderson, D. G., Langer, R., Alexander, M. R., Davies, M. C. Acrylate polymers with hydro-responsive topography. Soft Matter. 7, 7194-9197 (2011).
- Pernagallo, S., Unciti-Broceta, A., Diaz-Mochon, J. J., Bradley, M. Deciphering cellular morphology and biocompatibility using polymer microarrays. Biomedical Materials. 3, (2008).
