Georgia Tech. Los científicos Desarrollar dispositivo de microfluidos para Oriente Cientos de embriones de la mosca

Published on December 27, 2010 at 3:49 AM

Los investigadores han desarrollado un dispositivo de microfluidos que automáticamente orienta a cientos de embriones de mosca de la fruta y otros a fin de prepararlos para la investigación.

El dispositivo podría facilitar el estudio de temas tales como cómo los organismos desarrollan sus estructuras complejas a partir de células individuales - uno de los aspectos más fascinantes de la biología.

Los científicos saben que entre los primeros las principales novedades de un embrión es el establecimiento de su eje dorsoventral, que va desde la espalda a su vientre. Determinar cómo se desarrolla este eje de desarrollo - en particular la presencia y localización de las proteínas durante el proceso - se requiere la capacidad para monitorear simultáneamente un gran número de embriones con diferentes antecedentes genéticos en varios puntos del tiempo.

"Recopilación y análisis de la señalización y los patrones de transcripción del eje dorsoventral normalmente requiere la manipulación manual de embriones individuales para sobresalir en sus extremos, por lo que es difícil llevar a cabo experimentos de alto rendimiento que pueden obtener resultados estadísticamente significativos", dijo Hang Lu, un asociado profesor en la Escuela Técnica de Georgia de Ingeniería Química y Biomolecular.

Para permitir análisis a gran escala cuantitativa de la información posicional de proteínas a lo largo del eje dorsoventral, Lu diseñado un dispositivo de microfluidos que orienta de forma fiable y robusta de varios cientos de embriones de pocos minutos.

Los detalles del diseño del dispositivo y los resultados de experimentos de prueba de concepto con embriones mosca de la fruta fueron publicados en la edición anticipada en línea del 26 de diciembre la revista Nature Methods. Este proyecto fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Alfred P. Sloan y el programa de DuPont joven profesor.

Lu diseñado y fabricado el dispositivo con la ayuda de Kwanghun Chung y Gong Emily, quien trabajó en el proyecto como de posgrado del Tecnológico de Georgia y estudiantes universitarios, respectivamente. Fabricados a partir de polidimetilsiloxano (PDMS), el dispositivo compacto es el tamaño de un portaobjetos de microscopio y contiene alrededor de 700 trampas para los embriones, que tienen la forma de un grano de arroz, pero de menor tamaño.

En la operación, flujo de fluidos a través de una "S" en forma de canal lo suficientemente amplia como para los embriones de cualquier orientación para moverse con facilidad a través de él. El líquido de manera eficiente los embriones dirige hacia las trampas, mientras que barrer embriones extras y atrapado indebidamente.

"El patrón de flujo aumentó significativamente la frecuencia con la que los embriones en contacto con las trampas y se cargaron en ellos", explicó Lu. "Experimentalmente, se encontró que en promedio el 90 por ciento de los embriones quedó atrapado en el dispositivo, que será valioso para los estudios que sólo tienen un pequeño número de embriones disponibles."

Cuando un embrión se acerca a una trampa de vacío, experiencias no uniforme de presión y corte del fluido circundante. La fuerza resultante mueve de un tirón el embrión verticalmente y lo inserta en la trampa cilíndrico en posición vertical, con su eje paralelo dorsoventral en el suelo. El embrión se aseguró dentro de la trampa, sin necesidad de intervención del usuario o de control. El lock-in característica permite que el dispositivo se desconecta del resto del hardware y el transporte o el almacenamiento de imágenes con los embriones cerrado.

"En un momento dado, le enviamos por correo una trampa de microfluidos embrión dispositivo de gama completa de embriones de la mosca atrapada a nuestros colaboradores en la Universidad de Princeton, y al llegar, los embriones fueron aún de pie en sus trampas cerradas", dijo Lu.

Para demostrar las capacidades del dispositivo, Lu colaborado con Stanislav Shvartsman, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica en la Universidad de Princeton, y su estudiante graduado Yoosik Kim. Los investigadores de Princeton utiliza el dispositivo para cuantificar los gradientes de moléculas de señalización llamada morfógenos en embriones fijos y también se utiliza para supervisar las divisiones nucleares en embriones vivos.

En un experimento, los investigadores de Princeton determina la extensión espacial de la distribución de dorsales, un factor de transcripción que inicia el patrón de dorsal a ventral del embrión de Drosophila. También se ha demostrado que este gradiente podría ser comparadas cuantitativamente entre los embriones de tipo salvaje y mutante.

"El dispositivo de serie la trampa siempre un aumento significativo en el número de embriones fijo y vivir al mismo tiempo la imagen que pudimos y nos ha permitido resolver con precisión los temas de interés para los biólogos del desarrollo hoy", explicó Lu.

En el futuro, los científicos deberían ser capaces de adaptar el dispositivo de microfluidos para el estudio de la formación de patrones y morfogénesis de otros organismos modelo, como los embriones de pez cebra o un gusano. Los resultados de esos estudios serán importantes para la comunidad científica porque muchos genes que controlan el desarrollo son similares en gusanos, moscas de la fruta y mamíferos.

Last Update: 20. November 2011 23:42

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