مقالة منهجية

تصنيع أجهزة ميكروفلويديك ثلاثي الأبعاد على الورق ليمونواسايس

DOI:

10.3791/55287

⸱

مارس 9, 2017

 ,  , 
1Department of Chemistry, Tufts University

في هذه المقالة

ملخص

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

نحن بالتفصيل طريقة لافتعال الأجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية لاستخدامها في تطوير المناعية. نهجنا في التجمع الجهاز هو نوع من متعدد الطبقات، والتصنيع مضافة. علينا أن نظهر المناعية شطيرة لتقديم نتائج تمثيلية لهذه الأنواع من الأجهزة الورقية.

الملخص

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

ورقة الفتائل السوائل بشكل مستقل بسبب العمل الشعري. من خلال الزخرفة ورقة مع الحواجز مسعور، نقل السوائل يمكن التحكم وتوجيه داخل طبقة من الورق. وعلاوة على ذلك، التراص طبقات متعددة من الورق منقوشة يخلق شبكات الموائع الدقيقة ثلاثية الأبعاد المتطورة التي يمكن أن تدعم تطوير المقايسات التحليلية وbioanalytical. أجهزة ميكروفلويديك الورقية وغير مكلفة، والمحمولة، وسهلة الاستخدام، ولا تحتاج إلى معدات خارجية للعمل. ونتيجة لذلك، فإنها تبشر كبيرة بوصفه منصة لتشخيص نقطة من الرعاية. من أجل تقييم فائدة والأداء التحليلي للأجهزة الورقية بشكل صحيح، يجب تطوير أساليب مناسبة لضمان صنعها هو تكرار للوعلى نطاق غير مناسبة للبيئة معملية. في هذه المخطوطة، وسيلة لافتعال يوصف بنية الجهاز العامة التي يمكن استخدامها لالمناعية الورقية. ونحن نستخدم شكل المنتجة لمواد مضافةز (متعدد الطبقات التصفيح) لإعداد الأجهزة التي تتكون طبقات متعددة من الورق المزخرفة ولاصق منقوشة. بالإضافة إلى يدل على الاستخدام السليم لهذه الأجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية مع المناعية لموجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية (HCG)، وتناقش الأخطاء في عملية التصنيع التي قد تؤدي إلى فشل الجهاز. ونحن نتوقع هذا النهج لتصنيع أجهزة الورقية سوف تجد فائدة واسعة في تطوير التطبيقات التحليلية التي صممت خصيصا لإعدادات مورد محدود.

المقدمة

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

ورقة متاح على نطاق واسع في مجموعة من الصيغ أو الدرجات، يمكن functionalized لضبط خصائصه، ويمكن نقل السوائل بشكل مستقل عن طريق عمل شعري أو فتل. إذا كان نمط ورقة بمادة مسعور (على سبيل المثال، مقاومة للضوء 1 أو الشمع 2)، وفتل من السوائل يمكن التحكم مكانيا داخل طبقة من الورق. على سبيل المثال، يمكن أن تكون موجهة لعينة المائية التطبيقية في عدد من مناطق مختلفة لتتفاعل مع الكواشف الكيميائية والكيميائية الحيوية المخزنة داخل الصحيفة. وقد أثبتت هذه الأجهزة ميكروفلويديك الورقية لتكون منبرا مفيدا لتطوير المقايسات التحليلية المحمولة وغير مكلفة 3، 4، 5، 6، 7. وتشمل التطبيقات من أجهزة ميكروفلويديك الورقية التشخيص نقطة من الرعايةEF "> 8، رصد الملوثات البيئية 9، كشف الأدوية المزورة 10، والرعاية الصحية ضلت موضعها الصحيح (أو" الطب عن بعد ") في الموارد محدودة ضبط 11.

طبقات متعددة من الورق المزخرف يمكن تجميعها في جهاز متكامل حيث المناطق المائية من طبقات المجاورة (أي فوق أو تحت) ربط لتشكيل شبكات الموائعية المستمرة التي المداخل والمخارج قد يكون مقرونا أو اليسار مستقلة. 12 كل طبقة يمكن أن تشمل نمطا فريدا، والتي تمكن الفصل المكاني من الكواشف وفحوصات متعددة ليتم تنفيذها على جهاز واحد. الجهاز ميكروفلويديك الناتجة ثلاثي الأبعاد ليست فقط قادرة على فتل السوائل لتمكين المقايسات التحليلية (على سبيل المثال، وظيفة الكبد اختبارات 13 و كشف الكهروكيميائية من جزيئات صغيرة 14)، ولكن يمكن أيضا سوبميناء عددا من الوظائف المتطورة (على سبيل المثال، صمامات 15 وبسيطة آلات 16) مشتركة لنهج ميكروفلويديك التقليدية. الأهم من ذلك، لأن ورقة الفتائل السوائل عن طريق العمل الشعري، وهذه الأجهزة يمكن أن تعمل مع الحد الأدنى من الجهد من قبل المستخدم.

منذ يمكن تخزين الكواشف داخل بنية ثلاثية الأبعاد لجهاز الورقية والبروتوكولات المعقدة يمكن تخفيضها إلى إضافة واحدة من عينة المائية لجهاز. في الآونة الأخيرة، قدمنا ​​بنية الجهاز ثلاثية الأبعاد العامة التي يمكن استخدامها لتطوير المناعية الورقية باستخدام تقنية الشمع الطباعة لخلق طبقات المزخرفة. 17، 18 ركز على كيفية الجوانب المتصلة تصميم الجهاز عدد من طبقات مكدسة المستخدمة، تكوين طبقات، ونمط ميكروفلويديك التي تسيطر عليها شبكة في العام ثلاثي الأبعاد هذه الدراساتاألداء من المناعية. في نهاية المطاف، كنا قادرين على استخدام هذه القواعد تصميم لتسهيل التطور السريع للالمناعه المضاعفة 19. في هذه المخطوطة، والمناعية وضعت سابقا لموجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية (قوات حرس السواحل الهايتية، هرمون الحمل) ويستخدم 17 كمثال لتوضيح الاستراتيجيات التي وضعت لدينا لتجميع وتصنيع المناعية الورقية ثلاثية الأبعاد. وفقا لذلك، ونحن نركز على تجميع وتشغيل جهاز بدلا من تطوير فحص.

في المناعية شطيرة، وهو التنسيق المستخدم للكشف عن قوات حرس السواحل الهايتية، الأجسام المضادة القبض محددة لالمغلفة فرعية واحدة من هرمون على ركيزة صلبة، وهو بعد ذلك منعت للحد من امتصاص غير محددة من عينة أو أي كاشف لاحق. هذه الركيزة هي في معظم الأحيان لوحة microwell البوليسترين (على سبيل المثال، لفحص انزيم مرتبط المناعي أو ELISA). العينة ثمإضافة إلى بئر وسمح لاحتضان لفترة من الزمن. بعد غسل صارم، يتم إضافة الأجسام المضادة المحددة لالوحيدات أخرى من قوات حرس السواحل الهايتية والسماح للاحتضان. قد يكون مترافق هذه الأجسام المضادة كشف لالغروية الجسيمات، انزيم، أو fluorophore من أجل إنتاج إشارة قابلة للقياس. يتم غسلها جيدا مرة أخرى قبل تفسير نتائج مقايسة (على سبيل المثال، باستخدام قارئ لوحة). بينما مجموعات تجارية تعتمد على هذه العملية متعددة الخطوات تستغرق وقتا طويلا، وجميع هذه الخطوات التي يمكن أن يؤديها بسرعة في أجهزة ميكروفلويديك الورقية مع الحد الأدنى من التدخل للمستخدم.

الجهاز المستخدم لالمناعية قوات حرس السواحل الهايتية يضم ست طبقات النشطة، والتي هي، من أعلى إلى أسفل، وتستخدم لإضافة العينة، تخزين المترافقة، الحضانة، والتقاط، وغسل، وصمة عار (الشكل 1). تتكون طبقة عينة إضافة من ورق الترشيح النوعية. فهو يسهل إدخال عينة السائل ويحمي الكواشف في أونلي المترافقةص من التلوث من البيئة أو الاتصال العرضي من قبل المستخدم. طبقة المترافقة (ورق الترشيح النوعية) يحمل كاشف إنتاج اللون (على سبيل المثال، الغروية الأجسام المضادة المسمى الذهب) لالمناعية. طبقة الحضانة (ورق الترشيح النوعية) تسمح للعينة للسفر أفقيا داخل الطائرة من الورق لتعزيز ملزم الحليلة مع الكواشف قبل الوصول إلى الطبقة التالية، وطبقة القبض عليه. طبقة القبض على (غشاء النايلون) تحتوي بروابط محددة لتحليلها كثف لهذه المادة. بعد الانتهاء من الفحص، تبين هذه الطبقة لتمكين التصور من معقد مناعي الانتهاء. طبقة غسل (ورقة مرشح النوعية) توجه السوائل الزائدة بما في ذلك الكواشف المتقارن الحر بعيدا عن الوجه طبقة القبض في طبقة وصمة عار (ورقة اللوني سميكة). يعقد الجهاز ستة الطبقات معا من خمس طبقات من منقوشة لاصقة على الوجهين: أربع طبقات من مادة لاصقة دائمة الحفاظ على سلامة عاصمجهاز نزف وطبقة واحدة من مادة لاصقة قابلة للإزالة يسهل تقشير للجهاز لفحص نتائج المناعية على طبقة القبض عليه.

لغرض هذه المخطوطة، ونحن نستخدم فقط عينات السيطرة السلبية والإيجابية للقوات حرس السواحل الهايتية (0 ميكرو وحدة / مل و 81 ميكرو وحدة / مل، على التوالي) لتقديم نتائج تمثيلية من المناعه الورقية، الذي يبيح للمناقشة مخصصة للعلاقة بين طرق تصنيع وأداء الجهاز. بالإضافة إلى إظهار كيفية تصنيع الأجهزة بنجاح، نسلط الضوء عدة أخطاء التصنيع التي يمكن أن تؤدي إلى فشل الجهاز أو نتائج الفحص irreproducible. والبروتوكول ومناقشة مفصلة في هذه المخطوطة توفر للباحثين معلومات قيمة حول كيفية تصميم المناعية الورقية وملفقة. بينما نحن نركز مظاهرة لدينا على المناعية، فإننا نتوقع أن المبادئ التوجيهية الواردة في هذه الوثيقة ستكون مفيدة على نطاق واسع لتصنيع ثلاثة dimen-ظائف الفئة الأجهزة ميكروفلويديك الورقية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

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

1. إعداد الطبقات جهاز ميكروفلويديك الورقية

  1. إعداد أنماط طبقات من الورق والنايلون، ولاصقة باستخدام الرسوم البيانية برنامج تصميم البرمجيات. 6 قد يكون لكل طبقة نمطا مختلفا.
    ملاحظة: هذا النمط يمكن أن تشمل ثقوب المحاذاة التي ليست مطلوبة لالمناعية الورقية وظيفي، ولكن مساعدة في تصنيع استنساخه من الأجهزة ثلاثية الأبعاد. ووضع هذه الثقوب تختلف إذا يتم تجميع الأجهزة بشكل فردي، في الشرائط، أو ورقة كاملة. البرنامج البرامج المستخدمة لتصميم أنماط قد تختلف بناء على اختيار أسلوب الزخرفة (على سبيل المثال، ضوئيه، والطباعة الشمع، أو القطع). 6
  2. رش منطقة العمل بمحلول مكون من 70٪ (V / V) الايثانول والماء. مسح منطقة العمل مع منشفة ورقية نظيفة.

2. إعداد الطبقات ورقة: نموذج بالإضافة إلى ذلك، الاقتراني التخزين، الحضانة، والطبقات غسل

  1. تحضير طبقات من ورق الترشيح النوعية باستخدام قطع الورق الطاولة كبير. قطع ورقة من الورق الأسهم إلى حجم الورق لتسهيل الزخرفة باستخدام الحبر الصلب (الشمع) الطابعة. على سبيل المثال، يمكن للواحدة 460 س 570 مم 2 ورقة جعل 4 ورقة من الورق رسالة الولايات المتحدة (8.5 × 11 بوصة 2). التعامل مع ورقة مع قفازات نظيفة في جميع الأوقات للحد من التلوث.
  2. تحميل ورقة قطع من الورق اللوني في علبة الطابعة. طباعة طبقات تصميم من قبل (انظر الشكل 1).
    ملاحظة: يمكن طباعة نمط مباشرة على هذه الورقة باستخدام تغذية أوتوماتيكية. فقط ورقة واحدة يجب أن تكون مطبوعة في الوقت المناسب لتجنب انحشار الورق. لجميع الطبقات، واستخدام إعدادات الطباعة "المحسن".

3. إعداد نايلون غشاء طبقة: القبض على طبقة

  1. قطع لفة الأسهم من غشاء النايلون في ورقة (7.5 × 10 بوصة 2) باستخدام ورقة الطاولة القاطع. نأخذ عناية كبيرة في التعامل مع النايلونغشاء للحفاظ على سلامتها وحماية ضد التمزيق. تخزين أي مواد غير مستخدمة في مجلس الوزراء مجفف، وأغشية النايلون هي الرطوبة الحساسة.
    ملاحظة: قص الأوراق هي أضيق من الورق رسالة الولايات المتحدة. لأن أغشية النايلون رقيقة وهشة، لا يمكن معالجتها بواسطة الطابعة مباشرة وتحتاج إلى دعم. وتناقش أدناه تفاصيل.
  2. باستخدام طابعة شمع، طباعة نمط طبقة القبض على قطعة من الورق نسخة والشريط إلى مربع ضوء لتكون بمثابة دليل لتحديد المواقع من غشاء النايلون. ضوء مربع الايدز المواءمة بين طبقات متعددة.
  3. وضع ورقة نظيفة نسخة من ورقة على ورقة مطبوعة سابقا نسخة من ورقة. الشريط شباكه نظيفة من الورق إلى مربع الضوء، ولكن لا الشريط رقتين معا.
  4. وضع ورقة قطع غشاء نايلون على قطعة نظيفة من الورق نسخة. تأكد من أن غشاء يغطي مساحة مطبوعة من الطبقة السفلى من الورق نسخة. الشريط كل الجوانب الأربعة للغشاء النايلون إلى ورقة نظيفةمن نسخ ورقية.
    ملاحظة: تأكد من أن غشاء النايلون مسطح وسلس بحيث لا توجد مشاكل مع الطباعة (على سبيل المثال، انحشار الورق أو الطباعة متفاوتة من الشمع). قد تكون طباعة الشمع على الشريط حيث يتم إرفاق غشاء النايلون إلى نسخة ورقية. إذا حدث هذا، والمناطق حيث هو نمط من النايلون بشكل غير كامل بسبب تغطية الشريط يجب التخلص منها. للتحضير المستقبل، أكبر قطعة من غشاء النايلون يمكن استخدامها لتجنب هذا الخطأ الطباعة.
  5. تحميل ورقة من غشاء النايلون (بدعم من ورقة نسخة الملصقة على ذلك) في علبة الطابعة التغذية اليدوية. طباعة ورقة واحدة فقط من غشاء النايلون في وقت واحد.
    ملاحظة: لا توجد أية خطوات إعداد المطلوبة لطبقة وصمة عار، وليس هو نمط عليه.

4. إنشاء الحواجز مسعور في طبقة مطبوعة

  1. الشريط طبقات المطبوعة على إطار الاكريليك حتى لتسخين فوق وتحت طبقة عندما يوضع في فرن خطورة الحمل الحراري. الحفاظ على غشاء النايلون مسجلة لذاب ورقة الدعم نسخة من ورقة إلا بعد الشمع ويتم تشكيل الحواجز مسعور.
    ملاحظة: الإطار الاكريليك هو حسب الطلب، وقطع ليزر قطعة من 1/2 ". البلاستيك الاكريليك سميكة اثنين من أحجام الإطارات اعتمادا على عدد من الأجهزة التي ملفقة واستخدمت الحدود الخارجي من الإطار أصغر بقياس 11 5/8" × 2 3/4 "، وثقب الداخلية من الإطار يقيس 10 3/8" س 1 3/4 ". والحدود الخارجي من الإطار أكبر يقيس 11 5/8" × 8 7/8 "، والداخلية ثقب الإطار يقيس 10 1/4 "× 7 7/8". ويسمح، الفضاء الداخلي مفتوحا حتى لذوبان الشمع من خلال سمك كامل من ورقة.
  2. وضع طبقات في الفرن على 150 درجة مئوية لمدة 30 ثانية حتى يذوب الشمع في سمك الورق. تأكد من أن الشمع وقد تخللت سمك الورقة التي تحول مرارا والتحقق من وجود عيوب في التصميم.
    ويمكن أيضا أن تستخدم القسري أفران الهواء أو لوحات الساخنة لإذابة الحبر الشمع الصلب: ملاحظة. مرات ذوبانأو قد تختلف درجات الحرارة اعتمادا على أسلوب التدفئة.
  3. إزالة الورق والنايلون غشاء من الإطار الاكريليك. أيضا، إزالة غشاء النايلون من ورقة دعم نسخة من ورقة.

5. إعداد طبقات لاصق

  1. نمط ورقة على الوجهين من الأفلام لاصقة باستخدام الراسمة سكين الروبوتية، وذلك باستخدام ملفات التصميم أعدت من قبل (الخطوة 1.1). حماية أي سطح لاصق يتعرض باستخدام ورقة من بطانة الشمع.
    ملاحظة: يجب أن يكون نمط لاصقة على الوجهين مع الثقوب التي تسمح للعينة لتتدفق من خلال طبقات كمسار فلويديك المستمر. تتم إزالة بطانة الشمع بسهولة من لاصق، ويعمل على حمايته من التلوث وتمزق خلال قطع. وقاطع ليزر أو يموت الصحافة يمكن أن تستخدم أيضا لطبقات نمط أفلام لاصقة.

6. بدعم من الطبقات جهاز مع لاصق

  1. رذاذ ضوء مربع بمحلول مكون من 70٪ (ت / ت) الايثانول والماء. يمسح بقطعة ورق ر نظيفةowel.
  2. الشريط طبقة منقوشة من الورق أو غشاء النايلون التي تحتاج إلى أن تكون مدعومة بمادة لاصقة على ضوء مربع مع الجانب المطبوعة أسفل.
  3. قشر جانب واحد من بطانة واقية من ورقة مزخرفة من مادة لاصقة، ويضعوا على طبقة من الورق أو غشاء النايلون. استخدام ضوء مربع لضمان التوافق السليم من الأنماط. الصحافة معا. وضع الجهاز تجميعها جزئيا إلى انزلاق الواقي.
    ملاحظة: زلة الواقي هو قطعة مطوية من التصفيح دعم الفيلم الذي يحمي الأجهزة من تلوث أو الضرر من قبل التأكد من أنها لا تتصل بكرات تغليف.
  4. تمرير الناتجة الجمعية طبقتين من خلال تغليف الآلي للضغط تماما لاصقة ورقة معا، وإزالة أي جيوب الهواء من طبقات ملاصقة.
    ملاحظة: جيوب الهواء بين طبقات الجهاز يمكن أن تتداخل مع سلامة الجهاز وفتل استنساخ عن طريق التسبب في تسرب.

7. علاج الاقتراني Lآير مع الكواشف ليمونواسايس قبل الجمعية الجهاز

  1. طبقة المترافقة الشريط على إطار الاكريليك ان هذه المنطقة المائية أن يعامل هو مع وقف التنفيذ وليس في اتصال مع الإطار.
  2. إضافة 2.5 ميكرولتر من 100 ملغ / مل ألبومين المصل البقري (BSA) في 1X الفوسفات مخزنة المالحة (PBS) إلى المنطقة للماء على طبقة المترافقة. اتركه حتى يجف في درجة حرارة الغرفة لمدة 2 دقيقة ثم عند 65 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
    ملاحظة: هذا الكتاب هو فقط ما يكفي لترطيب منطقة ورقة. الحل BSA يساعد على منع تجميع الجسيمات النانوية الغروية أثناء عملية التجفيف، والتي من شأنها تسهيل الافراج عن الجسيمات النانوية عندما يتم ممهى ورقة والكواشف من العينة.
  3. إضافة 5 ميكرولتر من 5 OD الغروية جسيمات متناهية الصغر من الذهب مترافق الأجسام المضادة لمكافحة β-HCG، وتكرار عملية التجفيف.
    ملاحظة: وحدات من تركيز جزيئات الذهب الغروية غالبا ما يعبر عنه الكثافة الضوئية (OD) مقاسا absorbance في λ = 540 نانومتر. لا يلزم علاج لوحة الفتيل قبل التجمع الجهاز في القسم 10.

8. علاج قناة الجانبي مع الكاشف ليمونواسايس قبل الجمعية الجهاز

  1. الشريط طبقة قناة جانبية على إطار الاكريليك ان هذه المنطقة المائية أن يعامل هو مع وقف التنفيذ وليس في اتصال مع الإطار.
  2. إضافة 10 ميكرولتر من عرقلة وكيل (5 ملغ / مل الحليب الخالي من الدسم و 0.1٪ (ت / ت) توين 20 في برنامج تلفزيوني 1X) لعلاج القناة الجانبية. تكرار عملية تجفيف نفسها (2 دقيقة في درجة حرارة الغرفة، ثم في 65 درجة مئوية لمدة 5 دقائق) والطبقة المترافقة.

9. معالجة طبقة التقاط مع الكواشف ليمونواسايس قبل الجمعية الجهاز

  1. طبقة التقاط الشريط على إطار الاكريليك ان هذه المنطقة المائية أن يعامل هو مع وقف التنفيذ وليس في اتصال مع الإطار.
  2. علاج طبقة التقاط مع 5 ميكرولتر من 1 ملغ / مل مكافحة α-قوات حرس السواحل الهايتية الأجسام المضادة ومن ثم السماح للعينة ليجف في درجة حرارة الغرفة لمدة 2 دقيقة تليها 8 دقائق عند 65 درجة مئوية.
  3. إضافة 2 ميكرولتر من عرقلة وكيل (5 ملغ / مل الحليب الخالي من الدسم و 0.1٪ (ت / ت) توين 20 في برنامج تلفزيوني 1X). تكرار عملية تجفيف للطبقة القبض عليه.
    ملاحظة: هذا المبلغ المناسب لطلاء الأوراق دون تسد مسام غشاء نايلون، الذي يمكن أن يحدث عندما يستخدم أيضا منع من ذلك بكثير وكيل.

أجهزة ميكروفلويديك الورقية 10. جمعية ثلاثي الأبعاد

  1. الشريط طبقة غسل إلى مربع ضوء (الجانب المطبوعة متجهة لأعلى). إذا تم استخدام الثقوب المحاذاة، إخراجها من طبقات اللاحقة باستخدام أداة ثقب لكمة باليد.
  2. إزالة طبقة واقية على الجزء الخلفي من طبقة القبض على فضح لاصقة. محاذاة طبقة فوق طبقة القبض غسل باستخدام الثقوب محاذاة كدليل. اضغط طبقتين معا. تجنب لمس المناطق المائية للحد من التلوث أو الأضرار التي لحقت الجهاز. ويمكن استخدام ملاقط لمساعدة assembلاي.
  3. إزالة طبقة واقية على الجزء الخلفي من طبقة الحضانة لفضح لاصقة. محاذاة طبقة حضانة فوق طبقة التقاط والضغط عليها معا. متابعة إضافة طبقات في هذه الطريقة حتى يتم تجميع جميع طبقات نشطة.
  4. وضع الجهاز تجميعها جزئيا إلى انزلاق الواقي ويضعوا بحزم طبقات معا باستخدام تغليف.
  5. إزالة طبقة واقية على الجزء الخلفي من طبقة غسل ويضعوا طبقة وصمة عار على الجزء السفلي من الجهاز. كرر التصفيح خطوة 10.4 لاستكمال تجميع الجهاز ميكروفلويديك ثلاثي الأبعاد الورقية. قطع المرجوة عدد من الأجهزة من شرائط أو ورقة من الأجهزة تجميعها بالكامل باستخدام مقص.
    ملاحظة: صفائح الكاملة من الأجهزة، شرائط من الأجهزة، أو جهاز واحد يمكن إعداد باستخدام نهج مماثل.

11. تنفيذ عملية المقايسة المناعية الورقية

  1. إضافة 20 ميكرولتر من عينة إلى منطقة ماء على رأس الجهاز (أي تيانه أخذ عينات طبقة).
  2. انتظر العينة إلى ذبالة تماما في الجهاز، ثم إضافة 15 ميكرولتر من غسل العازلة (0.05٪ ت / ت توين 20 في 1X الفوسفات مخزنة المالحة). بعد قسامة الأولى من غسل العازلة وشرير تماما في الجهاز، إضافة ثانية قسامة 15 ميكرولتر من غسل العازلة.
    ملاحظة: غسل العازلة له شرير تماما في الجهاز عندما اختفى الحبرية السائل، تبين عدم وجود الغضروف المفصلي على سطح الورقة. فحص اكتمال عندما قسامة الثانية من غسل العازلة دخلت تماما في الجهاز.
  3. للكشف عن نتائج الفحص، قشر بعيدا ثلاث طبقات العليا من الجهاز باستخدام ملاقط لفضح طبقة القبض عليه.
    1. تفسير نتائج فحص نوعيا من خلال مراقبة وجود أو عدم وجود اللون. بدلا من ذلك، صورة طبقة قراءات باستخدام ماسح سطح المكتب واستخدام صورة برامج معالجة أو خوارزميات لتحديد النتائج وتميز توزيع كثافة داخلمنطقة الكشف. 20

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

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

الحصول على العروض فحص استنساخه في أجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية تعتمد على طريقة تصنيع يضمن الاتساق بين الأجهزة. ولتحقيق هذا الهدف، حددنا عددا من عمليات التصنيع والاعتبارات المادية، ومناقشتها هنا في سياق يدل على المناعية الورقية. ونحن نستخدم طريقة الطباعة الشمع لتشكيل الحواجز مسعور داخل أجهزة ميكروفلويديك الورقية (الشكل 2A). 2 هذه الطريقة مثالية لأنها تعتمد فقط على المعدات المكتبية المتاحة على نطا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

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

تحديد استراتيجية التصنيع استنساخه عنصرا أساسيا في التنمية الفحص. 22 نستخدم متتابعة، طبقة تلو طبقة نهج لتصنيع أجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية. وعلى النقيض من تلك الأساليب التي تطبق للطي أو اوريغامي تقنيات لإنتاج أجهزة متعددة الطبقات من ورقة واحدة من الورق 23، 24 التصنيع مضافة يوفر عددا من المزايا: (ط) ويمكن إدراج مواد متعددة في الهندسة المعمارية جهاز واحد دون تعديل إلى طرق ل الطباعة، والمحا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

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

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

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

تم دعم هذا العمل من قبل جامعة تافتس وهدية سخية من الدكتور جيمس كاناجي. تستند هذه المادة إلى العمل المدعوم من قبل برنامج زمالة أبحاث الخريجين التابع لمؤسسة العلوم الوطنية بموجب المنحة رقم. (DGE-1325256) التي تم منحها إلى S.C.F. D.J.W. تم دعمها من قبل زمالة GAANN التابعة لوزارة التعليم الأمريكية. نشكر الدكتور جيريمي شونهورن (JanaCare) والدكتور جيسون رولاند (Carbon3D) وراشيل ديراني (جامعة براون) للمساعدة في تطوير تصميم جهاز الموائع الدقيقة ثلاثي الأبعاد الورقي والمقايسة المناعية.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
Illustrator CCAdobeلتصميم أنماط لطبقات من الورق والمواد اللاصقة
طابعة Xerox ColorQube 8580AmazonB00R92C9DIلطباعة أنماط الشمع على طبقات من الورق وفرن التسخين والتجفيف للأغراض العامة من النايلون
Isotemp Fisher Scientific15-103-0509لإذابة الشمع في الورق
Artograph LightTracerAmazonB000KNHRH6للمساعدة في محاذاة الطبقات
Apache AL13P آلة تغليفأمازونB00AXHSZU2 لتصفيح الطبقات معا
Graphtec CE6000 Cutting PlotterGraphtec AmericaCE6000-40لنمط الأفلام اللاصقة
Swingline القاطع الورقAmazonB0006VNY4Cلقص الورق أو الأجهزة
ماسح ضوئي للصور Epson Perfection V500AmazonB000VG4AY0لمسح صور طبقة القراءة
اقتصاد ثقب الطيات العمل لكمةMcMaster-Carr3488A9لإزالة ثقوب المحاذاة 
ورق Whatman chromatogrpahy ، ورقSigma AldrichWHA1004917
Fisherbrand (سميك)   ؛فيشر Scientific05-714-4لتعمل كطبقة لطخة
Immunodyne ABC (0.45 & micro; م حجم المسام)NBCHI3Rشركة PallCorporation لتعمل كمواد لطبقة الالتقاط
القابلة للإزالة / اللاصقة الدائمة مزدوجة الوجه بطانةFLEXconDF021621لتسهيل تقشير
بطانة لاصقة دائمة مزدوجةالوجه بطانة FLEXconDF051521
بطانة الشمعFLEXconFLEXMARK 80 D / F PFWLINER للمساعدة في زخرفة
الأكريليك اللاصق ورقةماكماستر كار8560K266 لتصنيع الإطار
صفائح ذاتية اللصقCRC52215 الزملاءلاستخدامها كزلة واقية
الإيثانول المطلقVWR89125-172لتعقيم منطقة
ألبومين مصل الأبقارAMRESCO0332
Sekisui Diagnostics OSOM hCG Pul ControlsFisher Scientific22-071-066لاستخدامها كعينات
إيجابية وسالبةمضاد للجسم المضاد أحادي النسيلة أحادي النسيلة مترافق الذهب الغروي (استنساخ 1)Arista Biologicals CGBCG-0701لعلاج الماعز ذات الطبقة المترافقة
المضادة للجسم المضاد لألفا -hCGArista Biologicals ABACG-0500لمعالجة طبقة الالتقاط
10X محلول ملحي مخزنمن الفوسفات فيشر ScientificBP3991
مسحوق الحليب الخالي من الدسم الأكسوديOXLP0031BThermo Scientific
Tween 20AMRESCOM147
, كروماتوغرافيا من الدرجة 4 من العمل

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Wiley, B. J., Gupta, M., Whitesides, G. M. FLASH: A rapid method for prototyping paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 8 (12), 2146-2150 (2008).
  2. Carrilho, E., Martinez, A. W., Whitesides, G. M. Understanding wax printing: a simple micropatterning process for paper-based microfluidic devices. Anal. Chem. 81 (16), 7091-7095 (2009).
  3. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Butte, M. J., Whitesides, G. M. Patterned paper as a platform for inexpensive, low-volume, portable bioassays. Angew. Chem. Int. Ed. 46 (8), 1318-1320 (2007).
  4. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Whitesides, G. M. Diagnostics for the developing world: microfluidic paper-based analytical devices. Anal. Chem. 82 (1), 2-10 (2010).
  5. Cate, D. M., Adkins, J. A., Mettakoonpitak, J., Henry, C. S. Recent developments in paper-based microfluidic devices. Anal. Chem. 87 (1), 19-41 (2015).
  6. Li, X., Ballerini, D. R., Shen, W. A perspective on paper-based microfluidics: Current status and future trends. Biomicrofluidics. 6, 011301(2012).
  7. Lisowski, P., Zarzycki, P. K. Microfluidic paper-based analytical devices (µPADs) and micro total analysis systems (µTAS): Development, applications and future trends. Chromatographia. 76, 1201-1214 (2013).
  8. Pollock, N. R., et al. A paper-based multiplexed transaminase test for low-cost, point-of-care liver function testing. Sci. Transl. Med. 4 (152), 152ra129(2012).
  9. Mentele, M. M., Cunningham, J., Koehler, K., Volckens, J., Henry, C. S. Microfluidic paper-based analytical device for particulate metals. Anal. Chem. 84 (10), 4474-4480 (2012).
  10. Weaver, A. A., et al. Paper analytical devices for fast field screening of beta lactam antibiotics and antituberculosis pharmaceuticals. Anal. Chem. 85 (13), 6453-6460 (2013).
  11. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Carrilho, E., Thomas, S. W., Sindi, H., Whitesides, G. M. Simple telemedicine for developing regions: camera phones and paper-based microfluidic devices for real-time, off-site diagnosis. Anal. Chem. 80 (10), 3699-3707 (2008).
  12. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Whitesides, G. M. Three-dimensional microfluidic devices fabricated in layered paper and tape. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (50), 19606-19611 (2008).
  13. Vella, S. J., et al. Measuring markers of liver function using a micro-patterned paper device designed for blood from a fingerprick. Anal Chem. 84 (6), 2883-2891 (2012).
  14. Nie, Z., Deiss, F., Liu, X., Akbulut, O., Whitesides, G. M. Integration of paper-based microfluidic devices with commercial electrochemical readers. Lab Chip. 10 (22), 3163-3169 (2010).
  15. Martinez, A. W., et al. Programmable diagnostic devices made from paper and tape. Lab Chip. 10 (19), 2499-2504 (2010).
  16. Connelly, J. T., Rolland, J. P., Whitesides, G. M. "Paper machine" for molecular diagnostics. Anal. Chem. 87 (15), 7595-7601 (2015).
  17. Schonhorn, J. E., Fernandes, S. C., Rajaratnam, A., Deraney, R. N., Rolland, J. P., Mace, C. R. A device architecture for three-dimensional, patterned paper immunoassays. Lab Chip. 14 (24), 4653-4658 (2014).
  18. Fernandes, S. C., Logounov, G. S., Munro, J. B., Mace, C. R. Comparison of three indirect immunoassay formats on a common paper-based microfluidic device architecture. Anal. Methods. 8 (26), 5204-5211 (2016).
  19. Deraney, R. N., Mace, C. R., Rolland, J. P., Multiplexed Schonhorn, J. E. patterned-paper immunoassay for detection of malaria and dengue fever. Anal. Chem. 88 (12), 6161-6165 (2016).
  20. Abramoff, M., Magalhaes, P. J., Ram, S. J. Image processing with ImageJ. Biophotonics Int. 11 (7), 36-42 (2004).
  21. Derda, R., et al. Multizone paper platform for 3D cell cultures. PLoS ONE. 6 (5), e18940(2011).
  22. Mace, C. R., Deraney, R. N. Manufacturing prototypes for paper-based diagnostic devices. Microfluid. Nanofluidics. 16 (5), 801-809 (2014).
  23. Liu, H., Crooks, R. M. Three-dimensional paper microfluidic devices assembled using the principles of origami. J. Am. Chem. Soc. 133 (44), 17564-17566 (2011).
  24. Kalish, B., Tsutsui, H. Using Adhesive patterning to construct 3D paper microfluidic devices. J. Vis. Exp. (110), e53805(2016).
  25. Scida, K., Cunningham, J. C., Renault, C., Richards, I., Crooks, R. M. Simple, sensitive, and quantitative electrochemical detection method for paper analytical devices. Anal. Chem. 86 (13), 6501-6507 (2014).
  26. Lewis, G. G., DiTucci, M. J., Baker, M. S., Phillips, S. T. High throughput method for prototyping three-dimensional, paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 12 (15), 2630-2633 (2012).
  27. Kalish, B., Tsutsui, H. Patterned adhesive enables construction of nonplanar three-dimensional paper microfluidic circuits. Lab Chip. 14 (22), 4354-4361 (2014).
  28. Camplisson, C. K., Schilling, K. M., Pedrotti, W. L., Stone, H. A., Martinez, A. W. Two-ply channels for faster wicking in paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 15 (23), 4461-4466 (2015).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Paper MicrofluidicsWax PrintingImmunoassay DevelopmentThree dimensional DevicesPoint of care DiagnosticsNylon MembraneAdhesive LaminationFluidic PathwayshCG DetectionDevice Fabrication

مقالات ذات صلة