funkční vzorek

Stacionární komůrky používané v digitálním holografickém mikroskopu pro výzkum živých buněk neumožňují plně využít jeho hlavní přínos, což je kvantitativní monitorování dynamických dějů v buňce v reálném čase. Byl navržen perfuzní komůrkový systém, který splňuje přísné podmínky netoxičnosti a umožňuje pozorování vybrané části preparátu před a po aplikaci externího vlivu v podobě aditiv přidávaných do média. Výměna tekutiny může probíhat buď gravitačním spádem nebo rychlým nasátím tekutiny z odpadní hadičky v závislosti na typu a rychlosti reakce. Hlavní částí systému je uzavřená komůrka, která jednak zabraňuje vysychání kultivačního media během několikahodinových expozic při reakci buněk na aplikované aditivní látky a jednak umožňuje řízený proplach. Komůrka je tvořena separační podložkou na jejíž čelní plochy jsou vzduchotěsně uzavřeny krycími průhledy. Vnější tvar komůrky je 24x50x4,6 mm a byl odvozen od manipulačního prostoru v daném mikroskopu a to především s ohledem na pracovní vzdálenosti kondenzorů a objektivů. Tvar pracovního kultivačního prostoru včetně vtoku a výtoku byl optimalizován pro minimalizaci turbulentního proudění s důrazem na rychlou výměnu kapaliny. Optimalizace byla provedena experimentálně i simulacemi v CFD (Computational fluid dynamics) programu FLUENT. Separační podložka je odlita ze silikonového eleastomeru jejíž čelní plochy pro nasátí mají po odlití rovinnost, která je blízká rovinnosti hladiny roztaveného olova. Jako krycí průhledy byly adhezně nasáty mikroskopová krycí sklíčka o tloušťce 0,17 mm, které spolehlivě vykazují těsnost systému jak při gravitačním zaplavování pracovního prostoru při atmosférickém tlaku tak i při jeho podtlakovém vyprazdňování. Vytváří dostatečně pevný spoj pro dané rychlosti proudění kapaliny. Vtok a výtok jsou realizovány nálevkovitým tvarem s rozšiřujícím se průměrem směrem dovnitř pracovního prostoru komůrky. Perfuzní systém je tvořen teflonovými hadičkami s vnitřním průměrem 0,8 mm, které jsou vzduchotěsně spojeny s elastomerovou separační podložkou. Na teflonové hadičky jsou napojeny pružné silikonové hadičky, které propojují na jedné straně zásobník s tekutinou v podobě válcové části injekční stříkačky a na druhé straně odtok z komůrky s odpadní nádobkou. Distribuční systém umožňuje postupně připojovat až čtyři zásobníky s odlišnými koncentracemi roztoku či chemickým složením. Zásobníky kapaliny jsou uchyceny v držáku připevněném přímo k mikroskopu. Celý systém je ve vyhřívané komoře mikroskopu pro zajištění temperance tekutiny a všech komponent systému. K ovládání výměny tekutiny slouží uzávěry hadiček před vtokem do pracovního prostoru a za jeho výtokem. Všechny části perfuzního systému jsou rozebíratelné, sterilizovatelné v koncentrovaném alkoholu a znovu použitelné. Systém je přednostně vyvinut pro transmisní holografický mikroskop s řízenou koherencí, ale lze ho použít i pro jiné typy optické mikroskopie. Experimentálně byla prokázána neměnnost komplexní amplitudy obrazu po proplachu pracovního kultivačního prostoru a odolnost vůči vysychání media během 24 hodinového pozorování buněk.

Průtokový komůrkový systém, zobrazování živých buněk, dynamika proudění, dynamika živých buněk, digitální holografická mikroskopie, mikroskopie.

19. 11. 2010

ÚFI FSI VUT v Brně

Využití výsledku jiným subjektem je možné bez nabytí licence (výsledek není licencován)

Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje licenční poplatek

http://holomek.fme.vutbr.cz/