Method Article

منصة ميكروفلويديك مع تعدد كشف الالكترونية لتتبع المكانية من الجسيمات

DOI:

10.3791/55311

⸱

March 13th, 2017

 ,  , 
1School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, 2Institute of Electronics and Nanotechnology, Georgia Institute of Technology, 3Petit Institute for Bioengineering and Biosciences, Georgia Institute of Technology

In This Article

Summary

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

علينا أن نظهر منصة ميكروفلويديك مع شبكة القطب سطح المتكاملة التي تجمع بين الاستشعار عن نبض مقاوم (RPS) مع سي دي إم أيه (CDMA)، إلى تعدد كشف والتحجيم من الجزيئات في قنوات ميكروفلويديك متعددة.

Abstract

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

معالجة ميكروفلويديك من العينات البيولوجية عادة ما ينطوي على تلاعب التفاضلية من الجسيمات العالقة ضمن الحقول قوة مختلفة من أجل يجزئ مكانيا العينة على أساس الملكية البيولوجية من الفائدة. للتوزيع المكاني الناتجة لاستخدامها قراءات الفحص، وكثيرا ما تتعرض أجهزة ميكروفلويديك إلى التحليل المجهري تتطلب أجهزة معقدة مع ارتفاع التكاليف وتخفيض قابلية. لمعالجة هذا القيد، قمنا بتطوير تكنولوجيا الاستشعار إلكترونية متكاملة للكشف عن المضاعفة من الجسيمات في مواقع مختلفة على رقاقة ميكروفلويديك. لدينا التكنولوجيا، ودعا رموز ميكروفلويديك، تجمع نبض مقاوم الاستشعار مع سي دي إم أيه لضغط 2D المعلومات المكانية إلى إشارة كهربائية 1D. في هذه الورقة، ونحن تقديم دليل عملي لهذه التكنولوجيا رموز ميكروفلويديك للكشف عن وحجم الخلايا السرطانية مثقف توزيعها عبر قنوات ميكروفلويديك متعددة. مثلالمصادق عليها من قبل المجهر عالية السرعة، ويمكن للتكنولوجيا لدينا تحليل بدقة السكان الخلية كثيفة جميع إلكترونيا دون الحاجة إلى أداة خارجية. على هذا النحو، يمكن للرموز ميكروفلويديك يحتمل تمكين متكاملة من الأجهزة منخفضة التكلفة المختبر على واحد في رقاقة التي هي مناسبة تماما لاختبار نقطة من الرعاية من العينات البيولوجية.

Introduction

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

كشف دقيق وتحليل الجزيئات البيولوجية مثل الخلايا والبكتيريا أو الفيروسات العالقة في السائل هو من مصلحة كبيرة لمجموعة من التطبيقات 1، 2، 3. حسنا المطابقة في الحجم وأجهزة ميكروفلويديك توفر مزايا فريدة من نوعها لهذا الغرض مثل ذات حساسية عالية، لطيف التلاعب العينة والمكروية تسيطر عليها بشكل جيد، 4، 5، 6، 7. وبالإضافة إلى ذلك، أجهزة ميكروفلويديك يمكن أن تكون مصممة لاستخدام مزيج من ديناميات السوائل وحقول القوة ليجزئ بشكل سلبي على السكان غير متجانسة من الجزيئات البيولوجية على أساس الخصائص المختلفة 8، 9، 10، 11، 12. في تلك جهازالصورة، توزيع الجسيمات الناتجة يمكن أن تستخدم قراءات لكن المعلومات المكانية يمكن الوصول إليها عادة إلا من خلال المجهر، مما يحد من فائدة عملية للجهاز ميكروفلويديك من خلال ربطه إلى بنية تحتية المختبر. ولذلك، جهاز استشعار المتكاملة التي يمكن أن التقرير بسهولة رسم الخرائط الزمانية المكانية الجزيئات، كما يتم التلاعب فيها على جهاز ميكروفلويديك، من المحتمل أن تمكن منخفضة التكلفة ومتكاملة أجهزة المختبر على واحد في رقاقة التي هي جاذبية خاصة لاختبار عينات في الجوال ، المناطق ذات الموارد المحدودة.

وقد استخدمت أقطاب رقيقة كما أجهزة الاستشعار المدمجة في أجهزة ميكروفلويديك لمختلف التطبيقات 13 و 14. نبض مقاوم الاستشعار (RPS) جذابة بشكل خاص للاستشعار متكاملة من جزيئات صغيرة في قنوات ميكروفلويديك، حيث أنها توفر آلية قوية وحساسة، والكشف عن الإنتاجية العالية مباشرة من القياسات الكهربائية 15. في الديرة، وتعديل مقاومة بين زوج من الأقطاب الكهربائية، منغمسين في المنحل بالكهرباء، ويستخدم كوسيلة للكشف عن الجسيمات. عندما يمر الجسيمات من خلال فتحة، الحجم بناء على أمر من الجسيمات، يتم استخدام عدد واتساع النبضات عابرة في التيار الكهربائي لحساب وحجم الجسيمات، على التوالي. وعلاوة على ذلك، هندسة استشعار يمكن أن تكون مصممة مع قرار الطباعة التصويرية لتشكيل الطول الموجي نبض مقاوم من أجل تعزيز حساسية 16، 17، 18، 19 أو لتقدير الوضع الرأسي للجسيمات في قنوات الموائع الدقيقة 20.

وأدخلنا مؤخرا مقاوم المضاعفة تكنولوجيا الاستشعار عن نبض قابلة للوبسيطة تسمى ميكروفلويديك الأكواد متعامد كشفها بواسطة الاستشعار الكهربائية (رموز ميكروفلويديك) 21. رموز الموائع الدقيقة تعتمد علىشبكة مترابطة من أجهزة الاستشعار نبض مقاوم، يتألف كل منها من مجموعة من الأقطاب الكهربائية مجهريا لتعديل التوصيل بطريقة ومميزة فريدة من نوعها، وذلك لتمكين مضاعفة. لقد صممت خصيصا لكل جهاز استشعار لإنتاج إشارات كهربائية المتعامدة مماثلة لرموز الرقمية المستخدمة في سي دي إم أيه 22 (CDMA) شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية، بحيث الفردية إشارة استشعار نبض مقاوم يمكن استرداد فريد من الموجي الناتج واحد، حتى لو إشارات من أجهزة استشعار مختلفة تتداخل. وبهذه الطريقة، لدينا التكنولوجيا الكمادات المعلومات المكانية 2D من الجسيمات إلى إشارة كهربائية 1D، والسماح رصد الجسيمات في مواقع مختلفة على رقاقة ميكروفلويديك، مع الحفاظ على حد سواء تعقيد device- وعلى مستوى النظام إلى الحد الأدنى.

في هذه الورقة، نقدم بروتوكول مفصلة عن الطرق التجريبية والحسابية اللازمة لاستخدام التكنولوجيا رموز ميكروفلويديك، وكذلك صالنتائج epresentative من استخدامه في تحليل العينات البيولوجية المحاكاة. استخدام النتائج من جهاز النموذج مع أربعة أجهزة استشعار المضاعفة كمثال لشرح هذه التقنية، ونحن نقدم البروتوكولات على (1) عملية التصنيع الدقيق لإنشاء أجهزة ميكروفلويديك مع التكنولوجيا رموز ميكروفلويديك، (2) وصف الإعداد التجريبية بما في ذلك الإلكترونية، والبصرية، وفلويديك الأجهزة، (3) خوارزمية الكمبيوتر من أجل فك رموز التدخل إشارات من أجهزة الاستشعار المختلفة، و (4) نتائج من كشف وتحليل الخلايا السرطانية في القنوات ميكروفلويديك. ونحن نعتقد أن استخدام بروتوكول مفصلة وصفها هنا، يمكن للباحثين الآخرين تطبيق التكنولوجيا لدينا لأبحاثهم.

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

Protocol

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

1. تصميم أقطاب الترميز

ملاحظة: يظهر الشكل 1A هيكل 3-D من الأقطاب micropatterned.

  1. تصميم مجموعة من أربعة رموز الذهب 7 بت لترميز قنوات الموائع الدقيقة 23.
    1. بناء اثنين من الخطية ردود الفعل التحول سجلات (LFSRs)، يمثل كل منها متعدد الحدود البدائية.
    2. استخدام LFSRs لإنشاء زوج يفضل من -sequences 7 بت م.
    3. دوريا تحول الزوج يفضل من -sequences م وإضافتها في وزارة الدفاع 2 لتوليد أربعة رموز الذهب متميزة.
  2. تصميم تخطيط الأقطاب الترميز (الشكل 1B).
    1. وضع ثلاث محطات الكهربائي، تمثل، السلبية، وأقطاب المرجعية إيجابية في ثلاث زوايا.
    2. يتتبع مسار القطب الإيجابي والسلبي على طرفي نقيض من كل قناة ميكروفلويديك.
    3. تمديد الأقطاب الإيجابية والسلبية فيقنوات ميكروفلويديك كما أصابع القطب، بعد تعيين فريد كود الذهب (الشكل 1C).
    4. وضع القطب المرجع في ما بين الأصابع الإيجابية والسلبية القطب.
    5. وضع آثار إيجابية وسلبية القطب بعيدا عن أصابع إشارة القطب الأبعد من أجل تقليل التوصيل الكهربائي خارج المنطقة الترميز.

2. التصنيع الدقيق من أقطاب السطحية

ملاحظة: يظهر الشكل 2B عملية تصنيع أقطاب السطح.

  1. تنظيف رقاقة البورسليكات الزجاج 4 بوصة في حل سمكة البيرانا (حمض الكبريتيك 98٪: 30٪ هيدروجين بيروكسيد = 5: 1) عند 120 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة لإزالة جميع الملوثات العضوية. ثم وضع رقاقة على لوحة 200 درجة مئوية الساخنة لمدة 20 دقيقة لإزالة المياه المتبقية.
  2. نقل الرقاقة إلى الدوار. الاستغناء 2 مل مقاومة للضوء سلبي على رقاقة وتدور الرقاقة بسرعة 3، 000 دورة في الدقيقة لمدة 40 ق إلى معطف موحد الرقاقة بطبقة مقاومة للضوء 1.5 ميكرون.
  3. وضع رقاقة على لوحة 150 درجة مئوية الساخنة وخبز مقاوم الضوء نسج لمدة 1 دقيقة.
  4. كشف مقاومة للضوء إلى 365 نانومتر ضوء الأشعة فوق البنفسجية (225 ميغا جول / سم 2) من خلال قناع الكروم باستخدام اليجنر قناع.
  5. وضع رقاقة على لوحة 100 درجة مئوية الساخنة وخبز مقاومة للضوء يتعرض لمدة 1 دقيقة.
  6. تطوير مقاومة للضوء عن طريق غمر الرقاقة في مطور مقاومة للضوء (RD6) لمدة 15 ثانية. رش بلطف منزوع الأيونات الماء (DI) ويغسل الرقاقة. الجافة التي تهب النيتروجين المضغوط.
  7. وضع رقاقة مع مقاومة للضوء منقوشة في جهاز تبخير المعادن البريد شعاع، وإيداع فيلم الكروم 20 نانومتر سميكة، يليه فيلم الذهب 80 نانومتر سميكة على الرقاقة عند ضغط قاعدة 3 × 10 -6 عربة مع معدل ترسب 1 A / S.
  8. تزج الرقاقة المعدنية المغلفة في الأسيتون في مجموعة حمام بالموجات فوق الصوتية على تردد 40 كيلوهرتز مع 100٪ السعة لمدة 30 دقيقة في المزاج الغرفةature لحفر مقاوم الضوء الأساسي واستكمال عملية رفع قبالة.
  9. الزهر ويفر إلى أجزاء أصغر باستخدام منشار تقطيع التقليدية.

3. تصنيع مقلب SU-8 قنوات ميكروفلويديك

ملاحظة: يظهر الشكل 2A عملية تصنيع القالب لقنوات الموائع الدقيقة.

  1. تنظيف وخبز رقاقة السيليكون 4 بوصة باستخدام نفس الإجراء الموضح في 2.1.
  2. نقل الرقاقة إلى الدوار. صب 4 مل مقاوم الضوء على الرقاقة. معطف الرقاقة مع مقاومة للضوء.
    1. تدور الرقاقة عند 500 دورة في الدقيقة لمدة 15 ثانية.
    2. تدور الرقاقة عند 1000 دورة في الدقيقة لمدة 15 ثانية.
    3. تدور الرقاقة عند 3000 دورة في الدقيقة لمدة 60 ثانية للحصول على مغلفة بشكل موحد 15 ميكرون طبقة مقاومة للضوء سميكة.
  3. ضع وجه رقاقة حتى على غرف الأبحاث مسح غارقة في الأسيتون وإزالة مقاومة للضوء المتبقية من مساعدات وحواف الرقاقة.
  4. نقل الرقاقة على رر الساخنيأكلون الخبز لينة. أولا، خبز الرقاقة عند 65 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة. ثم التحرك بسرعة الرقاقة إلى 95 درجة مئوية طبق ساخن وتخبز لمدة 2 دقيقة.
  5. كشف مقاومة للضوء إلى 365 نانومتر ضوء الأشعة فوق البنفسجية (180 ميغا جول / سم 2) من خلال قناع الكروم باستخدام اليجنر قناع.
  6. خبز بعد التعرض الرقاقة عند 65 درجة مئوية لمدة 1 دقيقة ثم على درجة حرارة 95 درجة مئوية لمدة 2 دقيقة.
  7. تزج الرقاقة في التطوير ويهز بلطف الحاوية لمدة 3 دقائق. ثم، وشطف الرقاقة مع الكحول الأيزوبروبانول (IPA) وجففها التي تهب النيتروجين المضغوط. إذا ظهرت بقايا بيضاء اللون على الرقاقة، تزج به في مطور من جديد وتطوير لوقت أطول وجافة.
  8. خبز الرقاقة على طبق من 200 ° C ساخنة لمدة 30 دقيقة حتى يجف تماما.
  9. قياس سمك مقاومة للضوء نمط باستخدام profilometer في مواقع مختلفة في جميع أنحاء رقاقة لضمان الاتساق.
  10. Silanize الرقاقة العفن من خلال الاستفادة من تقنية ترسيب البخار. إضافة 200 ميكرولتر من طن تبريدichlorosilane في طبق بتري ومكان في مجفف فراغ جنبا إلى جنب مع SU-8 العفن رقاقة لمدة 8 ساعات.

4. جمعية جهاز رموز ميكروفلويديك

  1. وضع رقاقة السيليكون 4 بوصة مع القالب في 150 مم طبق بيتري، وإصلاحه عن طريق تسجيل من أطرافها.
  2. مزيج من ثنائي ميثيل بولي سيلوكسان (PDMS) قبل البوليمر وعبر رابط في نسبة 10: 1، وتصب 50 غرام من الخليط في طبق بيتري. وضع طبق بتري في مجفف فراغ لديغا الخليط لمدة 1 ساعة، ومن ثم علاجه في الفرن على 65 درجة مئوية لمدة لا تقل عن 4 ساعات (الشكل 2A).
  3. قطع طبقة PDMS علاجه باستخدام مشرط وقشر تشغيله الرقاقة العفن باستخدام الملقط. حجم الجهاز إثبات صحة المبدأ هو ما يقرب من 20 ملم × 7 ملم. ثم لكمة ثقوب بقطر 1.5 مم من خلال PDMS لمدخل ومخرج للقناة ميكروفلويديك باستخدام الناخس الخزعة.
  4. تنظيف جوانب نمط من الجزء PDMS من خلال وضع طر على شريط لاصق غرفة نظيفة.
  5. تنظيف الركيزة الزجاج مع أقطاب السطح قبل الشطف مع الأسيتون، IPA والمياه DI والجافة باستخدام النيتروجين المضغوط.
  6. تفعيل أسطح PDMS والركيزة الزجاج في البلازما الأكسجين لمدة 30 ثانية مع الجانب مجهريا من كل جزء في مواجهة مولد الترددات اللاسلكية البلازما وضعت في 100 ميغاواط.
  7. محاذاة قناة PDMS ميكروفلويديك مع الأقطاب على سطح الركيزة الزجاج باستخدام المجهر الضوئي ومن ثم جلب اثنين من السطوح تنشيط البلازما في الاتصال الجسدي.
  8. خبز الجهاز على لوحة 70 ° C الساخنة لمدة 5 دقائق، مع الجانب الزجاج التي تواجه طبق ساخن.
  9. ربط منصات الاتصال من الأقطاب الكهربائية مع الأسلاك عن طريق لحام.

5. إعداد نموذج مقلد البيولوجية

  1. ثقافة الخلايا HeyA8 الإنسان بسرطان المبيض في RPMI 1640 تستكمل مع المصل 10٪ بقري جنيني (FBS) و 1٪ البنسلين الستربتومايسين في 5٪ CO 2 الغلاف الجوي عند 37 درجة مئويةحتى تصل إلى 80٪ التقاء.
  2. نضح في وسائل الاعلام من قارورة الثقافة باستخدام ماصة الزجاج. الاستغناء ثم نضح 1X الفوسفات مخزنة المالحة (PBS) لغسل الخلايا.
  3. احتضان الخلايا في 2 مل 0.05٪ (ث / ت) حل التربسين لمدة 2 دقيقة عند 37 درجة مئوية إلى تعليق الخلايا الملتصقة. ثم، إضافة 4 مل من وسائل الإعلام والثقافة لتحييد التربسين.
  4. الطرد المركزي تعليق خلية في 100 × ز لمدة 5 دقائق لخلايا بيليه في أنبوب الاختبار. ثم، نضح طاف تماما.
  5. إعادة تعليق الخلايا في 1-2 مل برنامج تلفزيوني 1X قبل pipetting بلطف صعودا ونزولا لكتل ​​الخلايا فصل ميكانيكيا.
  6. رسم كمية صغيرة من تعليق خلية في ماصة وحساب عدد الخلايا باستخدام عدادة الكريات.
  7. تمييع تعليق الخلية مع برنامج تلفزيوني لإعداد عينة مع تركيز الخلية النهائي من 10 5 -10 6 خلية / مل.

6. تشغيل رموز جهاز ميكروفلويديك

ملاحظة: فايجوري 3 يظهر الإعداد التجريبية.

  1. وضع الجهاز رموز ميكروفلويديك على مرحلة المجهر الضوئي.
  2. تطبيق 400 كيلو هرتز موجة جيبية إلى القطب إشارة على الرقاقة باستخدام مولد وظيفة الإلكترونية.
  3. توصيل الأقطاب الإيجابية والسلبية الاستشعار لاثنين من مكبرات الصوت عبر مقاومة مستقلة لتحويل الإشارات الحالية من كل لإشارات الجهد.
  4. طرح الاستشعار القطب الموجب إشارة الجهد من إشارة الجهد الاستشعار الكهربائي السلبية باستخدام مكبر للصوت فرق جهد من أجل الحصول على إشارة القطبين.
  5. استخدام كاميرا عالية السرعة لتشغيل سجل بصريا من الجهاز لأغراض التحقق من صحة والتوصيف.
  6. طرد تعليق الخلية من خلال الجهاز رموز ميكروفلويديك في معدل تدفق ثابت (50-1،000 ميكرولتر / ساعة) باستخدام مضخة الحقنة.
  7. قياس إشارة مقاومة التشكيل باستخدام مكبر للصوت قفل في.
    1. توصيل إشارة إشارة التيار المتردد إلى المرجعإدخال erence من مكبر للصوت قفل في. توصيل إشارة التفاضلية القطبين إلى مكبر للصوت قفل في مثل إشارة الدخل.
    2. الحصول على سعة RMS للإشارة التفاضلية من إخراج مكبر للصوت قفل في.
  8. أخذ عينات من مكبر للصوت إشارة خرج قفل في في 1 معدل ميغاهيرتز إلى الكمبيوتر من خلال لوحة الحصول على البيانات لمزيد من التحليل.

7. معالجة الإشارات الاستشعار

  1. نقل البيانات الكهربائية المسجلة في MATLAB لمرحلة ما بعد المعالجة وفك.
  2. تصفية الإشارات المسجلة في المجال الرقمي باستخدام فلتر بتروورث (MATLAB المدمج في وظيفة) لإزالة الضوضاء عالية التردد (> 2.5 كيلو هرتز).
  3. إنشاء مكتبة رمز قالب من إشارات أجهزة الاستشعار.
    1. تحديد إشارات كود غير متداخلة تمثيلية المقابلة لكل أجهزة الاستشعار في الجهاز واستخراج هذه الكتل إشارة من مجموعة البيانات كما ناقلات الموجي منفصلة.
    2. تطبيع كل قالب ناقلات كود الموجيمن قوتها. استخدام MATLAB المدمج في وظيفة (bandpower) لقياس قوة الإشارة.
    3. استخدام وظيفة MATLAB (إعادة تشكيل) لتوسيع مكتبة قالب من خلال خلق رقميا إصدارات إشارات كود تطبيع مع فترات متفاوتة لاستيعاب الاختلافات في سرعة تدفق الخليوي أكثر من الأقطاب الكهربائية.
  4. تحديد الكتل إشارة التي تتوافق مع استشعار النشاط (عتبة: SNR> 12 ديسيبل) في الموجي تصفيتها. سوف الموجي مع SNR تحت عتبة أن تعامل على أنها الضوضاء.
  5. فك كتل الفردية من النشاط استشعار في الإشارات المسجلة باستخدام خوارزمية تكرارية قائمة على أساس إلغاء تدخل على التوالي، وهي تقنية تستخدم عادة في شبكات الاتصالات CDMA متعدد المستخدمين 24، 25.
    1. حساب عبر ارتباط كل كتلة إشارة مع كل من القوالب في المكتبة باستخدام انزلاق المنتج نقطة.
    2. تحديد القالب الذي ينتج تأمؤسسة لصناعة السيارات في ارتباط الذروة لتحديد المهيمنة الفردية إشارة كود الاستشعار. تسجل الوقت وسعة كل من ذروة الارتباط الذاتي.
    3. بناء على إشارة كود استشعار تقدير عن طريق التوسع في قالب كود حددت بناء على قياس الارتباط الذاتي الذروة السعة والمعلومات (تم تحديدها في الخطوة 7.5.2) توقيت.
    4. طرح يقدر إشارة كود استشعار من البيانات الأصلية.
    5. تكرار العملية من 7.5.1، حتى لا تشبه إشارة المتبقية أي إشارة في مكتبة القالب، الذي يعرف رياضيا على النحو معامل الارتباط كونها أقل من 0.5.
  6. حدد الأولية تقديرات أجهزة الاستشعار إشارة من الخطوة 7.5 باستخدام عملية التحسين.
    1. إعادة بناء الإشارة بإضافة إشارات استشعار الفردية المقدرة من كل التكرار.
    2. اكتساح السعة ومدة وتوقيت الإشارات استشعار الفردية حول التقديرات الأصلية لإنتاج أفضل تتناسب مع الإشارة الكهربائية المسجلةبناء على المربعات الصغرى تقريب 26.
  7. تحويل سعة الإشارات استشعار يقدر في حجم الخلية عن طريق إشارات كهربائية معايرة ضد الصور البصرية.

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

Results

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

يظهر جهاز رموز ميكروفلويديك تتألف من أربعة أجهزة استشعار موزعة على أربع قنوات ميكروفلويديك في الشكل 1B. في هذا النظام، وقد تم تصميم المقطع العرضي من كل قناة ميكروفلويديك لتكون قريبة من حجم الخلية بحيث (1) خلايا متعددة لا يمكن ان تمر على الأقطاب في موازاة و (2) ما زالت خلايا قريبة من الأقطاب زيادة حساسية . تم تصميم كل جهاز استشعار لتوليد الرمز الفريد 7 بت. ثم تم اختبار الجهاز باستخدام تعليق خلية. وتظهر إشارات كهربائية سجلت المقابلة ...

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

Discussion

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

وقد سبق أن أدرجت أجهزة استشعار نبض مقاوم متعددة في رقائق ميكروفلويديك 28، 29، 30، 31، 32. في هذه الأنظمة، وإما غير المضاعفة أجهزة استشعار نبض مقاوم 28، 29، 30، 31 أو أنها تتطلب أجهزة الاستشعار...

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

Disclosures

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

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

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

تم دعم هذا العمل من قبل جائزة المؤسسة الوطنية للعلوم رقم. 1610995 ECCS. يود المؤلفون أن يشكروا معهد الإلكترونيات وتكنولوجيا النانو وموظفي معهد باركر إتش بيتي للهندسة الحيوية والعلوم الحيوية على دعمهم في استخدام المرافق المشتركة. يود المؤلفون أيضا أن يشكروا Chia-Heng Chu على مساعدته في إعداد المخطوطة.

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
98٪ حامض الكبريتيك   ;    BDH ChemicalsBDH3074-3.8LP
30٪ بيروكسيد الهيدروجين   ؛  BDH للكيماوياتBDH7690-3
ثلاثي كلورو سيلانألدريتش كيمياء235725-100G
NR9-1500PY سلبي مقاوم للضوءFuruttex
مقاومة المطور RD6Furuttex
AcetoneBDH ChemicalsBDH1101-4LP
SU-8 2015 مقاوم للضوءميكروكيمياءSU8-2015
SU-8 DeveloperMicrochemY010200
Polydimethylsiloxane (PDMS)Dow Corning3097358-1004Sylgard 184 مجموعة المطاط الصناعي السيليكون
Isopropyl الكحولBDH ChemicalsBDH1133-4LP
RPMI 1640Corning Cellgro10-040-CV
مصل الأبقار الجنينية (FBS)Seradigm1500-050
البنسلين ستربتومايسينأمريسكوK952-100ML
ملحي مخزن بالفوسفات (PBS) CorningCellgro21-040-CM
PHD 22/2000 مضخة حقنةجهاز هارفارد70-2001
HF2LI مكبر للصوتقفل زيورخ أداة
HF2TA مكبر للصوت الحاليزيورخ
الكسوف Ti-U المجهرنيكون
DS-Fi2 كاميرا ملونة عالية الوضوح نيكون كوربوريشن
v7.3 كاميرا عالية السرعةفانتوم
PCIe-6361 لوحة الحصول على البيانات الأدوات الوطنية781050-01
BNC-2120 كتلة الموصل المحميةالأدوات الوطنية777960-01 
نظام معالجة البلازما PX-250Nordson MARCH 
سلبي محلول أداة شركة

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. De Roy, K., Clement, L., Thas, O., Wang, Y., Boon, N. Flow cytometry for fast microbial community fingerprinting. Water Res. 46 (3), 907-919 (2012).
  2. Vives-Rego, J., Lebaron, P., Nebe-von Caron, G. Current and future applications of flow cytometry in aquatic microbiology. FEMS Microbiol Rev. 24 (4), 429-448 (2000).
  3. Alvarez-Barrientos, A., Arroyo, J., Cantón, R., Nombela, C., Sánchez-Pérez, M. Applications of flow cytometry to clinical microbiology. Clin Microbiol Rev. 13 (2), 167-195 (2000).
  4. Toner, M., Irimia, D. Blood-on-a-chip. Annu Rev Biomed Eng. 7, 77-103 (2005).
  5. Mehling, M., Tay, S. Microfluidic cell culture. Current Opin Biotech. 25, 95-102 (2014).
  6. Sarioglu, A. F., et al. A microfluidic device for label-free, physical capture of circulating tumor cell clusters. Nat Methods. 12 (7), 685-691 (2015).
  7. Cermak, N., et al. High-throughput measurement of single-cell growth rates using serial microfluidic mass sensor arrays. Nat Biotechnol. , (2016).
  8. Gossett, D., et al. Label-free cell separation and sorting in microfluidic systems. Anal Bioanal Chem. 397 (8), 3249-3267 (2010).
  9. Tsutsui, H., Ho, C. Cell separation by non-inertial force fields in microfluidic systems. Mech Res Commun. 36 (1), 92-103 (2009).
  10. Edwards, T. L., Gale, B. K., Frazier, A. B. A microfabricated thermal field-flow fractionation system. Anal Chem. 74 (6), 1211-1216 (2002).
  11. Wang, M. M., et al. Microfluidic sorting of mammalian cells by optical force switching. Nat Biotechnol. 23 (1), 83-87 (2005).
  12. Shields, C. W. IV, Reyes, C. D., López, G. P. Microfluidic cell sorting: a review of the advances in the separation of cells from debulking to rare cell isolation. Lab Chip. 15 (5), 1230-1249 (2015).
  13. Gawad, S., Schild, L., Renaud, P. Micromachined impedance spectroscopy flow cytometer for cell analysis and particle sizing. Lab Chip. 1 (1), 76-82 (2001).
  14. Haandbæk, N., Bürgel, S. C., Heer, F., Hierlemann, A. Characterization of subcellular morphology of single yeast cells using high frequency microfluidic impedance cytometer. Lab Chip. 14 (2), 369-377 (2014).
  15. Bayley, H., Martin, C. Resistive-pulse sensing-from microbes to molecules. Chem Rev. 100 (7), 2575-2594 (2000).
  16. Polling, D., Deane, S. C., Burcher, M. R., Glasse, C., Reccius, C. H. Coded electrodes for low signal-noise ratio single cell detection in flow-through impedance spectrophy. Proceedings of uTAS. (The 14th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences), Groningen, The Netherlands, , 3-7 (2010).
  17. Javanmard, M., Davis, R. W. Coded corrugated microfluidic sidewalls for code division multiplexing. IEEE Sensors J. 13 (5), 1399-1400 (2013).
  18. Balakrishnan, K. R., et al. Node-pore sensing: a robust, high-dynamic range method for detecting biological species. Lab Chip. 13 (7), 1302-1307 (2013).
  19. Emaminejad, S., Talebi, S., Davis, R. W., Javanmard, M. Multielectrode sensing for extraction of signal from noise in impedance cytometry. IEEE Sensors J. 15 (5), 2715-2716 (2015).
  20. Spencer, D., Caselli, F., Bisegna, P., Morgan, H. High accuracy particle analysis using sheathless microfluidic impedance cytometry. Lab Chip. 16 (2016), 2467-2473 (2016).
  21. Liu, R., Wang, N., Kamili, F., Sarioglu, A. Microfluidic CODES: a scalable multiplexed electronic sensor for orthogonal detection of particles in microfluidic channels. Lab Chip. 16 (8), 1350-1357 (2016).
  22. Buehrer, R. Code Division Multiple Access (CDMA). Synthesis Lectures on Communications. 1 (1), 1-192 (2006).
  23. Proakis, J. Digital Communications. , McGraw-Hill. New York, NY. (1989).
  24. Patel, P., Holtzman, J. Analysis of a simple successive interference cancellation scheme in a DS/CDMA system. IEEE J Sel Areas Commun. 12 (5), 796-807 (1994).
  25. Hui, A., Letaief, K. Successive interference cancellation for multiuser asynchronous DS/CDMA detectors in multipath fading links. IEEE Trans Commun. 46 (3), 384-391 (1998).
  26. Whittle, P. Prediction and regulation by linear least-square methods. J Macroecon. 7 (1), 126(1985).
  27. Whitesides, G., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. Soft lithography in biology and biochemistry. Annu Rev Biomed Eng. 3 (1), 335-373 (2001).
  28. Zhe, J., Jagtiani, A., Dutta, P., Hu, J., Carletta, J. A micromachined high throughput Coulter counter for bioparticle detection and counting. J Micromech Microeng. 17 (2), 304-313 (2007).
  29. Song, Y., Yang, J., Pan, X., Li, D. High-throughput and sensitive particle counting by a novel microfluidic differential resistive pulse sensor with multidetecting channels and a common reference channel. Electrophoresis. 36 (4), 495-501 (2015).
  30. Watkins, N., et al. Microfluidic CD4+ and CD8+ T lymphocyte counters for point-of-care HIV diagnostics using whole blood. Sci Transl Med. 5 (214), 214ra170(2013).
  31. Chen, Y., et al. Portable Coulter counter with vertical through-holes for high-throughput applications. Sensor Actuat B-Chem. 213, 375-381 (2015).
  32. Jagtiani, A., Carletta, J., Zhe, J. An impedimetric approach for accurate particle sizing using a microfluidic Coulter counter. J Micromech Microeng. 21 (4), 045036(2011).
  33. Gold, R. Optimal binary sequences for spread spectrum multiplexing (Corresp). IEEE Trans. Inform. Theory. 13 (4), 619-621 (1967).
  34. Dinan, E., Jabbari, B. Spreading codes for direct sequence CDMA and wideband CDMA cellular networks. IEEE Commun Mag. 36 (9), 48-54 (1998).

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

Microfluidic CODESResistive Pulse SensingCode Division Multiple AccessParticle DetectionMicrofluidic ChannelsCell SizingLab on a ChipPoint of Care TestingElectronic SensingSpatial Tracking

Related Articles