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Marzhauser显微镜电动平台在微流体和光刻中的应用

作者: 时间:2022-06-14

德国MarzhauserWetzlar公司(MW)是显微镜电动平台行业内的龙头企业,MW显微镜电动平台的产品种类很多,应用范围也很广。这篇文章主要介绍了MW显微镜电动平台在微型机器科研中的应用,如:检测智能微流体器件、检索数字微流体、无掩模光刻技术等。


Marzhauser显微镜电动平台在检测智能微流体器件的应用

MDPI的一篇文章报道了MarzhauserWetzlar显微镜电动平台在检测智能微流体器件的应用,文章名为Dittrich, P.-G.; Kraus, D.; Ehrhardt, E.; Henkel, T.; Notni, G. Multispectral Imaging Flow Cytometry with Spatially and Spectrally Resolving Snapshot-Mosaic Cameras for the Characterization and Classification of Bioparticles. Micromachines 2022, 13, 238.

伊尔梅瑙工业大学(Technische Universität Ilmenau)发表的这篇文章的中文标题可以翻译为:多光谱成像流式细胞术与空间和光谱解析快照马赛克相机用于生物粒子的表征和分类。在开发和优化生物技术培养过程中,通过获取和解释生物颗粒的光谱和形态特性进行连续监测是一项挑战。因此,有必要平行采集和分析空间和光谱分辨率的测量结果,以高通量的方式在流动中对颗粒进行表征和分类。因此,在本文中,我们研究了标准成像流式细胞仪(IFC)与基于空间和光谱分辨率的快照镶嵌相机在智能和创新的微流控设备中进行光子传感和控制的科学和技术连接。在这些调查中,我们使用了微藻Haematococcus pluvialisHP)。这些微藻被用于商业生产抗氧化剂酮类胡萝卜素虾青素。因此,HP与实际展示多光谱成像流式细胞仪(MIFC)平台所开发系统的可用性有关。用快照镶嵌相机和多变量数据处理扩展标准IFC是一种创新的方法,用于生物颗粒的流内表征和衍生分类。最后,多光谱数据采集和因此而开发的方法是可推广的,并使进一步的应用远远超出这里所描述的HP细胞群。

光学装置由安装在光学平台上的自建显微镜组成。显微镜在透射光模式下使用 Köhler 装置进行操作。使用来自 CREE Inc. (Durham, NC, USA) LED 模块 36 W 3500 K LED。微流控芯片被集成到具有标准显微镜载玻片尺寸的铝框架中。该墨盒被集成到 Marzhauser显微镜电动平台。使用来自 Mitutoyo Corporation (Kawasaki, Japan) 的显微镜物镜,放大倍率为 20 倍,数值孔径 (NA) 0.42。使用来自 XIMEA GmbH(德国明斯特)的具有 16 个光谱通道的基于片上滤波器的空间和光谱解析快照马赛克相机 MQ022HG-IM-SM4 × 4-VIS 来记录数据。流体管理由 CETONI GmbH(德国科尔布森)的三个注射泵模块和相关的 neMESYS 软件控制。该芯片通过两个内径 (ID) 0.5 mm PTFE-HPLC 管连接到来自 ILS Innovative Laborsysteme GmbH (Stützerbach, Germany) 的两个玻璃注射器 (2500 µL)。它们连续地为流动聚焦单元12提供缓冲器。此外,

样品通道连接到 ID 0.1 mm PEEK-HPLC 管,可防止样品通道中的细胞聚集。每次 MIFC 测量需要大约 50 µL 样品。


MW显微镜电动平台在检索数字微流体的应用

MDPI的一篇文章报道了MW显微镜电动平台在检索数字微流体的应用,文章名为Tewari Kumar, P.; Decrop, D.; Safdar, S.; Passaris, I.; Kokalj, T.; Puers, R.; Aertsen, A.; Spasic, D.; Lammertyn, J. Digital Microfluidics for Single Bacteria Capture and Selective Retrieval Using Optical Tweezers. Micromachines 2020, 11, 308.

鲁汶大学(Katholieke Universiteit Leuven)发表的这篇文章的中文标题可以翻译为:使用光学镊子进行单细菌捕获和选择性检索的数字微流体。在为感兴趣的细胞筛选微生物种群或聚生体时,它们的选择性检索以供进一步研究可能会引起人们的极大兴趣。为此,通常使用传统的荧光激活细胞分选 (FACS) 和光镊 (OT) 方法。然而,前者虽然允许细胞分选,但无法跟踪动态细胞行为,而后者仅限于复杂的基于通道的微流体平台。在这项研究中,数字微流体 (DMF) OT 相结合,用于选择性捕获、重新定位和进一步增殖单个细菌细胞,同时提供细胞的连续成像以评估动态细胞行为。为此,涂有沙门氏菌的磁珠鼠伤寒靶向抗体被接种在 DMF 平台的微孔阵列中,并用于捕获荧光鼠伤寒沙门氏菌种群的单个细胞。接下来,OT 用于根据其荧光表达选择具有感兴趣细菌的珠子,并将该珠子重新定位到相同或不同阵列上的不同微孔中。使用固定在顶部的琼脂贴片,随后允许重新定位的细菌增殖。因此,我们的 OT 集成 DMF 平台成功地在单细胞水平上实现了目标细菌的选择性捕获、检索、重新定位和增殖,从而实现了它们的下游分析。

对于与MBs结合的细菌的选择性检索,使用了先前描述的OT平台。在本研究中,两种激发/发射滤光片用于荧光应用:FITC ex465-495/em515-555(用于检测GFP)和TRITC ex540-575/em605-655(用于检测mCherry)。使用 Zyla 3-tap CMOS 相机(AndorBelfastUK)进行成像。包含两个微孔阵列的接地板(从驱动板上拆卸,磁铁仍然放置在下方)放置在电动平台(SCAN IM 120x100Märzhäuser Wetzlar GmbH & Co.KGWetzlar,德国)上,便于准确定位( 0.1 µm) MB。基于 GFP mCherry 荧光的荧光显微镜筛选与 MB 结合的细菌。感兴趣的细菌被保存在光阱中,以便在 µw p内或从µwp转移到µws 通过改变显微镜载物台的x轴和y轴重新定位MB。为了在μws中重新播种被捕获的珠子,降低了光阱的z轴,随后关闭了IR激光器的孔径。成功重新定位细菌后,将接地板与OT设置断开连接,并将μws上的工作缓冲液替换为 1cm×1cm LB-琼脂-氨苄青霉素贴片。带有该贴片的阵列在 37°C 下孵育,以允许细菌增殖,10 小时后使用荧光和明场成像进行测量。


MW显微镜自动平台在无掩模光刻技术的应用

MDPI的一篇文章报道了MW显微镜自动平台在无掩模光刻技术的应用,文章名为Kasi, D.G.; de Graaf, M.N.S.; Motreuil-Ragot, P.A.; Frimat, J.-P.M.S.; Ferrari, M.D.; Sarro, P.M.; Mastrangeli, M.; van den Maagdenberg, A.M.J.M.; Mummery, C.L.; Orlova, V.V. Rapid Prototyping of Organ-on-a-Chip Devices Using Maskless Photolithography. Micromachines 2022, 13, 49.

莱顿大学医学中心(Leiden University Medical Center)发表的这篇文章的中文标题可以翻译为:使用无掩模光刻技术快速制作芯片上器官设备的原型。片上器官(OoC)和微流控设备通常使用需要洁净室、硅晶片和光掩模的微细加工程序生产。原型设计阶段通常需要设计步骤的多次迭代。因此,简化的原型制作过程可以提供主要优势。在这里,我们描述了一种使用无掩模光刻的快速且无洁净室的微细加工方法。该方法利用基于商用数字微镜器件 (DMD) 的设置,使用 375 nm 紫外光对玻璃盖玻片上的环氧基负光刻胶 (SU-8) 进行背面曝光。我们表明可以制造各种几何形状和尺寸的微结构、微槽和不同高度的微通道。因此,可以在数小时内生产出新的 SU-8 模具和基于软光刻的聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 芯片。我们进一步表明,背面紫外线曝光和灰度光刻允许使用单步制造工艺开发不同高度的结构或具有高度梯度的结构。使用这种方法: (1) 可以根据需要设计、投影和快速调整数字光掩模;(2) SU-8 模具可以在没有洁净室的情况下制造,这反过来 (3) 减少了微制造时间和成本,以及 (4) 加快了新 OoC 设备的原型制作。

将基板放入可调节的显微镜支架中,用于背面紫外线曝光。为了曝光 SU-8 涂层基板,使用了连接到Leica DMi8倒置显微镜的无掩模DMD光刻系统(PRIMOAlvéole Lab)。

连接到Tango控制器 (Märzhäuser Wetzlar)的电动显微镜载物台 (SCAN plus IM 130 × 85, Märzhäuser Wetzlar, Germany) Leonardo软件 (Alvéole Lab) 控制,用于自动拼接曝光区域。用于芯片和微特征的二进制数字光掩模是在开源矢量图形编辑器 (Inkscape) 中设计的。然后将数字光掩模加载到Leonardo软件 (Alvéole Lab) 中,并由系统使用DMD375 nm紫外激光器以200 mW直接输出功率通过2.5X/0.07NA5X/0.15NA20X/0.40 投影NA物镜,取决于所需的微结构尺寸。根据 SU-8 层的厚度,对 SU-8 基板使用各种激光剂量(补充表 S1)。通过以 2-6 mJ/mm 2的激光剂量投射 8 位灰度数字光掩模来进行灰度光刻。





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