Os cientistas da Georgia Tech Desenvolver dispositivos microfluídicos para Orient Centenas de Embriões Fly

Published on December 27, 2010 at 3:49 AM

Pesquisadores desenvolveram um dispositivo micro que automaticamente orienta centenas de mosca da fruta e outros embriões para prepará-los para a pesquisa.

O dispositivo poderia facilitar o estudo de questões como os organismos se desenvolvem as suas estruturas complexas a partir de uma única célula - um dos aspectos mais fascinantes da biologia.

Os cientistas sabem que entre um embrião da primeira evolução importante é o estabelecimento de seu eixo dorsoventral, que vai de sua volta para a sua barriga. Determinação de como este desenvolvimento se desdobra eixo - especificamente a presença e localização de proteínas durante o processo - requer a capacidade de monitorar simultaneamente um grande número de embriões com diferentes backgrounds genéticos em momentos diversos.

"Coleta e análise dos padrões de sinalização e transcrição do eixo dorsoventral tipicamente requer manipulação manual de embriões individuais para suportá-los em suas extremidades, o que torna difícil realizar experimentos de alto rendimento que podem obter resultados estatisticamente significativo", disse Hang Lu, um associado professor na Georgia Tech Escola de Engenharia Química e Biomolecular.

Para habilitar a larga escala análises quantitativas de informação posicional de proteína ao longo do eixo dorsoventral, Lu projetou um dispositivo micro que de forma confiável e robusta orienta várias centenas de embriões em apenas alguns minutos.

Detalhes do projeto do dispositivo e os resultados da prova de conceito de experimentos com embriões mosca da fruta foram publicados na edição online de 26 de dezembro a revista científica Nature Methods. Este projecto foi apoiado pela National Science Foundation, dos Institutos Nacionais de Saúde, o Alfred P. Sloan Foundation e da DuPont programa Professor Young.

Lu projetou e fabricou o dispositivo com a ajuda de Kwanghun Chung e Gong Emily, que trabalhou no projeto como Georgia Tech pós-graduação e estudantes de graduação, respectivamente. Fabricados a partir de polidimetilsiloxano (PDMS), o dispositivo compacto é o tamanho de uma lâmina de microscópio e contém cerca de 700 armadilhas para os embriões, que são em forma de grãos de arroz, mas em tamanho menor.

Na operação, os fluxos de fluido através de um "S" em forma de canal largo o suficiente para os embriões de qualquer orientação para mover-se facilmente através dele. O fluido de forma eficiente dirige os embriões para as armadilhas, enquanto varrendo embriões extra e indevidamente preso.

"O padrão de fluxo aumentou significativamente a freqüência na qual os embriões contactado as armadilhas e foram carregados para eles", explicou Lu. "Experimentalmente, encontramos, em média, 90 por cento dos embriões ficou preso no aparelho, que será valioso para os estudos que têm apenas um pequeno número de embriões disponível".

Quando um embrião se aproxima de uma armadilha vazia, ela experimenta não-uniforme de pressão e cisalhamento do fluido envolvente. A força resultante inverte verticalmente o embrião eo insere na armadilha cilíndrico em posição vertical, com o seu eixo paralelo dorsoventral para o chão. O embrião é, então, presa ao interior da armadilha, sem qualquer necessidade de intervenção do usuário ou controle. O lock-in característica permite que o dispositivo a ser desligado do resto do hardware e transportados para geração de imagens ou de armazenagem com os embriões fechado.

"Em um ponto, que enviou uma série de dispositivos microfluídicos embrião armadilha cheia de embriões de frutos presos voar para os nossos colaboradores na Universidade de Princeton, e na chegada, os embriões ainda estavam de pé em suas armadilhas travada", disse Lu.

Para demonstrar as capacidades do dispositivo, Lu colaborou com Stanislav Shvartsman, professor associado no Departamento de Engenharia Química e Biológica da Universidade de Princeton, e seu aluno de graduação Yoosik Kim. Os pesquisadores de Princeton usou o dispositivo para quantificar gradientes de moléculas sinalizadoras chamadas morfogenes em embriões fixa e também é usado para monitorar divisões nucleares em embriões vivos.

Em um experimento, os pesquisadores de Princeton determinou a extensão espacial da distribuição dos dorsais, um fator de transcrição que inicia a padronização dorso-to-ventral do embrião de Drosophila. Eles também demonstraram que esse gradiente pode ser quantitativamente comparados entre os embriões do tipo selvagem e mutante.

"O dispositivo de matriz armadilha proporcionou um aumento significativo no número de embriões fixa e vivem poderíamos imagem simultaneamente e com precisão nos permitiu resolver questões de interesse para os biólogos do desenvolvimento de hoje", explicou Lu.

No futuro, os cientistas devem ser capazes de adaptar o dispositivo micro para estudos de formação de padrões e morfogênese em organismos-modelo, tais como peixe-zebra embriões ou worm. Resultados desses estudos serão importantes para a comunidade científica, porque muitos genes que controlam o desenvolvimento são semelhantes em vermes, moscas de frutas e mamíferos.

Fonte: http://www.gatech.edu/

Last Update: 4. October 2011 07:27

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