Method Article

A فخ هيدرودينامي ميكروفلويديك المستندة للجسيمات واحدة

DOI:

10.3791/2517

⸱

January 21st, 2011

 ,  , 
1Center for Biophysics and Computational Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في هذه المقالة ، نقدم طريقة ميكروفلويديك قائم على الحبس الجسيمات على أساس تدفق الهيدروديناميكية. علينا أن نظهر استقرارا محاصرة الجسيمات في السائل نقطة الركود باستخدام آلية مراقبة ردود الفعل ، وبالتالي تمكين والحبس التعسفي من الجزيئات المجهرية في microdevice متكاملة.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

القدرة على حصر والتلاعب الجزيئات في حل واحد هو حر التكنولوجيا الرئيسية مواتية للعلوم الأساسية والتطبيقية. وقد أدت الطرق لمحاصرة الجسيمات على أساس التقنيات البصرية ، والمغناطيسية ، وحركي كهربي ، والصوتية إلى التطورات الرئيسية في الفيزياء والبيولوجيا الجزيئية بدءا من مستوى لالخلوية. في هذه المقالة ، ونحن نقدم الجديد القائم على تقنية ميكروفلويديك لمحاصرة الجسيمات والتلاعب تستند فقط على تدفق السوائل الهيدروديناميكية. باستخدام هذه الطريقة ، علينا أن نظهر محاصرة من الجزيئات المتناهية الصغر والنانوية الحجم في المحاليل المائية لفترات زمنية طويلة. فخ الهيدروديناميكية تتكون من عبوة ميكروفلويديك متكاملة مع هندسة قناة عبر فتحة حيث تيارين الصفحي معارضة تتقارب ، وبالتالي توليد تدفق الممتدة المستوية مع نقطة الركود السائل (صفر السرعة نقطة). في هذا الجهاز ، وتنحصر الجزيئات في مركز الفخ عن طريق التحكم النشط في مجال الحفاظ على موقف تدفق الجسيمات في السائل نقطة الركود. بهذه الطريقة ، محاصرون في حل فعال جزيئات حرة باستخدام خوارزمية تحكم ردود فعل تنفيذها مع رمز ابفيو (LabVIEW) مبنية خصيصا. الخوارزمية مراقبة تتكون من التقاط صور لجسيم في الجهاز ميكروفلويديك ، تليها تتبع الجسيمات ، وتحديد موقف الجسيمات النقطه الوسطى ، والتصحيح النشط للتدفق السائل من خلال تنظيم الضغوط التي مورست على صمام هوائي على الرقاقة باستخدام منظم الضغط. في هذه الطريقة ، على رقاقة صمام قياس الوظائف الحيوية لتنظيم معدلات التدفق النسبي في قنوات مخرج ، وبالتالي تمكين غرامة على نطاق السيطرة على الموقف نقطة الركود ومحاصرة الجسيمات. المعروضات في فخ الهيدروديناميكية ميكروفلويديك المستندة مزايا عديدة كوسيلة لمحاصرة الجسيمات. الهيدروديناميكية محاصرة من الممكن لأي الجسيمات التعسفي دون شروط محددة عن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للكائن المحاصرين. بالإضافة إلى ذلك ، محاصرة الهيدروديناميكية تمكن من الحبس "واحد" الكائن الهدف في تعليق الجسيمات المركزة أو المزدحمة ، والتي من الصعب استخدام القوة الطرق البديلة لمحاصرة الميدانية. الهيدروديناميكية في فخ سهل الاستخدام ، واضحة لتنفيذ ويمكن إضافة إلى الأجهزة ميكروفلويديك القائمة لتيسير تحليل ومحاصرة لمدة طويلة ، الجسيمات. عموما ، في فخ الهيدروديناميكية هي منصة جديدة للحبس ، المجهرية ، ورصد الجسيمات دون استيقاف السطحية ويلغي الحاجة لperturbative يحتمل حقول البصرية ، والمغناطيسية ، والكهربائية في محاصرة الحرة حل جسيمات صغيرة.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فخ الهيدروديناميكية يتكون من جهاز طبقتين (polydimethylsiloxane (PDMS) / الزجاج) الهجين ميكروفلويديك لالحبس الجسيمات. تصف الخطوات 1-2 تصنيع أجهزة ميكروفلويديك ، والخطوات 3-4 تصميم الجهاز مناقشة والعملية.

1. SU - 8 تصنيع القالب (لا يظهر في شريط الفيديو)

  1. تنظيف رقائق السليكون اثنين (3 "القطر) مع الأسيتون والكحول الآيزوبروبيل (IPA).
  2. رقائق الجافة مع N (2) ووضعها على موقد عند 65 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة لإزالة الرطوبة ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويمكن وصف أساليب ميكروفلويديك الحالية للتلاعب الجسيمات على أساس تدفق الهيدروديناميكية وطرق الاتصال أو المستندة إلى عدم الاتصال. الاتصال القائم على استخدام أساليب تدفق السوائل لحصر جسديا ويشل جزيئات الجدران ضد قناة microfabricated 9 ، في حين أن وسائل الاتصال غير الاعتماد على تعميم التدفق أو microeddies 10. في هذا العمل ، فإننا نقدم وسيلة لمحاصرة الجسيمات الحرة حل باستخدام الإجراء الوحيد لتدفق السوائل. فخ الهيدروديناميكية تمكن الحبس والتلاعب من الجزيئات الصغيرة.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نشكر مجموعة Kenis في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين لإجراء مناقشات مفيدة وتوفير بسخاء استخدام مرافق غرف الأبحاث.

وقد تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة المسار لجائزة PI الاستقلال ، تحت رقم المنحة 4R00HG004183 - 03 (M. تشارلز شرودر وTanyeri Melikhan).

وأيد هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الوطنية من خلال زمالة بحوث الدراسات العليا لM. اريك جونسون شافاريا.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
21 مقياس إبرة حادةZephyrtronicsZT-5-021-1-Lلتثقيب فتحات المنفذ في PDMS
3 مل حقنة بلاستيكيةBD Biosciences309585لملء الصمام برقائق زيتي
Siرقاقة 3 &# 8221 ؛ P (100) جانب واحد مصقول 380 μ ؛ درجة الاختبار m
غطاء زجاجيVWR الدولي48404-42824 × 40 مم # 1.5
بطاقة DAQNational InstrumentsPCI 6229
حبات الفلورسنتSpherotech، Inc.FP-2056-22.2 μ م النيل الأحمر
فلورينرت 3MFC 40زيت الناقل المفلور
مجهر مقلوبأوليمبوس كوربوريشنIX-71
LabVIEWالأدوات الوطنيةالإصدار 9.0f3 (32 بت)
مجهر ستيريوLeica MicrosystemsMZ6لمحاذاة طبقة التحكم PDMS مع طبقة السوائل.
فرن حراري ميكانيكيVWR الدولي1300Uلأجهزة الخبز لإنشاء ألواح PDMS متجانسة بطبقتين.
أنابيب وموصلات الموائع الدقيقة أنابيبUpchurch Scientific1/16 × .020 PFA والتجهيزات الفائقة بدون حواف
PDMSGE HealthcareRTV 615 A & غرفة البلازما
هاريك للمنتجات العلمية ، شركةPDC-001
محول الضغطنسبة الهواءDQPV1
تدور المغطيأنظمة الطلاء المتخصصةG3P-8 تدور معطف
مقاوم للضوءMicroChem Corp.SU 8 2050
مضخة حقنةهارفارد جهازPHD 2000 كتلة طرفية قابلة للبرمجة
أدوات وطنيةBNC 2110للإخراج التناظري لمنظم الضغط وقراءته.
مصدر الضوء الموازي للأشعة فوق البنفسجية ونظام التعرض OAIModel 30 مصدر
جامعة ضوء محسن

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Tanyeri, M., Johnson-Chavarria, E. M., Schroeder, C. M. Hydrodynamic Trap for Single Particles and Cells. Applied Physics Letters. 96, 224101-224101 (2010).
  2. Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. Observation of a Single-Beam Gradient Force Optical Trap for Di....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Hydrodynamic TrapMicrofluidic DeviceParticle TrappingCross Slot JunctionOn Chip ValveFeedback ControlFluid Flow RegulationParticle TrackingLabVIEW AlgorithmStagnation Point Flow

Related Articles