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Localized RNAi and Ectopic Gene Expression in the Medicinal Leech

In this video, we show the use of a pneumatic capillary gun for the accurate biolistic delivery of reagents into live tissue. We use the procedure to ...

We report experiments on mixing of a passively advected fluorescent dye in a low Reynolds number flow in a microscopic channel. The channel is a chain of repeating segments with a custom designed profile that generates a steady three-dimensional flow with stretching and folding, and chaotic mixing. A few statistical characteristics of mixing in the flow are studied and are all found to agree with theoretical and experimental results for the flows in the Batchelor regime of mixing that are chaotic in time. The proposed microchannel provides fast and efficient mixing and is simple to fabricate.

Chaotic mixing in a steady flow in a microchannel.

Chaotische Mischen in einem stetigen Fluss in einem Mikrokanal.

Microtargeted gen-silencing und ektopische Expression in Leben Embryonen mit biolistische Lieferung mit einer pneumatischen Kapillar-Kanone.

Microtargeted gene silencing and ectopic expression in live embryos using biolistic delivery with a pneumatic capillary gun.

We describe the design, fabrication, and operation of two types of flow cytometers based on microfluidic devices made of a single cast of poly(dimethylsiloxane). The stream of particles or cells injected into the devices is hydrodynamically focused in both transverse and lateral directions, has a uniform velocity, and has adjustable diameter and shape. The cytometry system built around the first microfluidic device has fluorescence detection accuracy comparable with that of a commercial flow cytometer and can analyze as many as 17 000 particles/s. This high-throughput microfluidic device could be used in inexpensive stand-alone cytometers or as a part of integrated microanalysis systems. In the second device, a stream of particles is focused to a flow layer of a submicrometer thickness that allows imaging the particles with a high numerical aperture microscope objective. To take long-exposure, low-light fluorescence images of live cells, the device is placed on a moving stage, which accurately balances the translational motion of particles in the flow. The achieved resolution is comparable to that of still micrographs. This high-resolution device could be used for analysis of morphology and fluorescence distribution in cells in continuous flow.

High-throughput and high-resolution flow cytometry in molded microfluidic devices.

Wir beschreiben den Entwurf, die Herstellung und den Betrieb von zwei Arten von flie&szlig;en Cytometers basierend auf Microfluidic Vorrichtungen hergestellt aus einem Guss von Poly. Der Stream Partikel oder Zellen injiziert in die Ger&auml;te konzentriert sich hydrodynamisch in sowohl die quer-als auch die seitlichen Richtungen, hat eine einheitliche Geschwindigkeit und hat verstellbare Durchmesser und Form. Das Cytometry-System gebaut, um das erste Ger&auml;t der Microfluidic hat Fluoreszenz Erkennungsgenauigkeit vergleichbar mit der einer kommerziellen Flow Cytometer und mehr als 17 000 Teilchen/s analysieren kann. Dieser Hochdurchsatz Microfluidic-Ger&auml;t k&ouml;nnte in preiswerten eigenst&auml;ndigen Cytometers oder als Teil des integrierten Mikroanalyse-Systeme verwendet werden. In das zweite Ger&auml;t konzentriert sich ein Strom von Partikeln auf einer Fluss-Schicht mit einer Dicke von seiner, die erlaubt, die Partikel mit einer hohen numerischen Apertur Mikroskop Zielsetzung imaging. Um langbelichtetes, Lichtverh&auml;ltnissen Fluoreszenzbilder der lebenden Zellen zu nutzen, ist das Ger&auml;t auf einer beweglichen B&uuml;hne, das genau die translatorische Bewegung der Teilchen in den Fluss gleicht. Die erreichte Aufl&ouml;sung ist vergleichbar mit der noch Aufnahmen. Dieses hochaufl&ouml;sende Ger&auml;t k&ouml;nnte f&uuml;r die Analyse der Morphologie und Fluoreszenz-Verteilung in den Zellen in kontinuierlichen Fluss verwendet werden.

Hochdurchsatz und hochaufl&ouml;sende Durchflusszytometrie in geformten Microfluidic Vorrichtungen.

Studies of the kinetics of biochemical reactions, especially of folding of proteins and RNA, are important for understanding the function of biomolecules and processes in live cells. Many biochemical reactions occur rapidly and thus need to be triggered on very short time scales for their kinetics to be studied, which is often accomplished by mixing in a turbulent flow. More rapid and sample-efficient mixing is achieved in laminar flow in a microfluidic device, in which the sample is two-dimensionally (2D) focused to a thin sheet. Here we describe the design and operation of an ultrafast microfluidic mixer with three-dimensional (3D) flow focusing. The confinement of a 3D-focused sample to a narrow stream near the middle of a microchannel renders its velocity nearly uniform and makes it possible to monitor the reaction kinetics without exclusion of any parts of the sample. Hence, the sample consumption is substantially reduced and the fluorescence of the sample can be monitored without a confocal setup. Moreover, the 3D-focusing allows facile measurements of velocity of the sample with a high spatial resolution using a specially developed technique based on epi-fluorescence imaging. The data on the velocity vs. position are used to precisely calibrate the conversion between position and the reaction time, which is essential for accurate kinetic measurements. The device performs mixing on a 10 micros scale, which is comparable to that of the laminar mixers with 2D focusing. Unlike previous ultrafast laminar mixers, which were machined in hard materials, the present microfluidic device is made of a single cast of poly(dimethylsiloxane), PDMS, and is thus simpler and less expensive to manufacture.

Ultrafast microfluidic mixer with three-dimensional flow focusing for studies of biochemical kinetics.

Studien &uuml;ber die Kinetik der biochemischen Reaktionen, vor allem der Faltung von Proteinen und RNA, sind wichtig f&uuml;r das Verst&auml;ndnis der Funktion von Biomolek&uuml;len und Prozessen in lebenden Zellen. Viele biochemische Reaktionen treten schnell und m&uuml;ssen daher auf sehr kurze Zeitskalen f&uuml;r ihre Kinetik untersucht werden, ausgel&ouml;st werden, was oft durch Mischen in eine turbulente Str&ouml;mung erreicht ist. Schneller und Beispiel-effizienter mischen wird erreicht im laminaren Str&ouml;mung in einem mikrofluidische Ger&auml;t, in die das Beispiel ist zweidimensional (2D) konzentriert, um eine d&uuml;nne Folie. Hier beschreiben wir die Planung und den Betrieb von ein ultraschneller Microfluidic-Mixer mit dreidimensionalen (3D) Str&ouml;mung zu konzentrieren. Der Einschlie&szlig;ung einer 3D-Schwerpunkt Probe in einen schmalen Stream in der Mitte des eine Microchannel rendert die Geschwindigkeit fast einheitliche und erm&ouml;glicht es der Reaktionskinetik ohne Ausgrenzung von Teilen der Probe zu &uuml;berwachen. Daher der Beispiel-Verbrauch ist deutlich reduziert und die Fluoreszenz der Probe ohne ein Konfokales Setup &uuml;berwacht werden kann. Au&szlig;erdem erm&ouml;glicht der 3D-konzentrieren oberfl&auml;chlichen Messungen der Geschwindigkeit der Probe mit hoher r&auml;umlicher Aufl&ouml;sung mit einer eigens entwickelte Technik, die auf der Grundlage von Epi-Fluoreszenz-Bildgebung. Daten auf die Geschwindigkeit vs. Stellung werden verwendet, um die Konvertierung zwischen Position und die Reaktionszeit genau zu kalibrieren, die f&uuml;r pr&auml;zise kinetische Messungen erforderlich ist. Das Ger&auml;t f&uuml;hrt mischen auf einer Skala von 10 Mikrofone, die vergleichbar mit der laminar Mischer mit 2D konzentriert ist. Im Gegensatz zu fr&uuml;heren ultraschneller laminar Mischer, die in harten Werkstoffen gefertigt wurden, das vorhandenen Microfluidic-Ger&auml;t besteht aus einem Guss von Poly, PDMS, und ist somit einfacher und kosteng&uuml;nstiger herzustellen.

Article	Year
Chaotic mixing in a steady flow in a microchannel. Physical review letters\| PubMed ID: 15903994	2005
Microtargeted gene silencing and ectopic expression in live embryos using biolistic delivery with a pneumatic capillary gun. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience\| PubMed ID: 16763019	2006
High-throughput and high-resolution flow cytometry in molded microfluidic devices. Analytical chemistry\| PubMed ID: 16906708	2006
Ultrafast microfluidic mixer with three-dimensional flow focusing for studies of biochemical kinetics. Lab on a chip\| PubMed ID: 20162235	2010

Claire Simonnet

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