Method Article

الرحلان الصوتي الموائع الدقيقة للفصل المتدفق للبكتيريا سالبة الجرام باستخدام حبات تقارب أبتامر

DOI:

10.3791/63300

⸱

October 17th, 2022

 ,  ,  , 
1Department of Digital Anti-Aging Health Care, Inje University, 2Micro device Lab Co., Ltd, 3Biohealth Products Research Center (BPRC), Inje University, 4Department of Biomedical Engineering, Inje University

In This Article

Summary

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

تصف هذه الورقة تصنيع وتشغيل رقائق التحلل الصوتي الموائع الدقيقة باستخدام تقنية الرحلان الأكوستوفوريزي الموائع الدقيقة والميكروبيدات المعدلة بواسطة aptamer والتي يمكن استخدامها للعزل السريع والفعال للبكتيريا سالبة الجرام من الوسط.

Abstract

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

توضح هذه المقالة تصنيع وتشغيل رقائق الرحلان الأكوستوفورتيك الموائع الدقيقة باستخدام تقنية الرحلان الأجوستوفوريزي الموائع الدقيقة والميكروبيدات المعدلة بواسطة aptamer والتي يمكن استخدامها للعزل السريع والفعال للبكتيريا سالبة الجرام من الوسط. تعزز هذه الطريقة كفاءة الفصل باستخدام مزيج من القنوات الدقيقة الطويلة والمربعة. في هذا النظام، يتم حقن العينة والمخزن المؤقت في منفذ المدخل من خلال وحدة تحكم في التدفق. بالنسبة لتمركز الخرز وفصل العينات، يتم تطبيق طاقة التيار المتردد على محول الطاقة الكهرضغطية عبر مولد وظيفي مع مضخم طاقة لتوليد قوة إشعاع صوتي في القناة الدقيقة. هناك قناة متشعبة في كل من المدخل والمخرج ، مما يتيح الفصل والتنقية والتركيز في وقت واحد. يحتوي الجهاز على معدل استرداد يبلغ >98٪ ونقاء 97.8٪ حتى تركيز جرعة 10x. أظهرت هذه الدراسة معدل استرداد ونقاء أعلى من الطرق الحالية لفصل البكتيريا ، مما يشير إلى أن الجهاز يمكنه فصل البكتيريا بكفاءة.

Introduction

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

ويجري تطوير منصات الموائع الدقيقة لعزل البكتيريا عن العينات الطبية والبيئية، بالإضافة إلى الطرق القائمة على النقل العازل للكهرباء، والرحلان المغناطيسي، واستخراج الخرز، والترشيح، والموائع الدقيقة بالطرد المركزي والتأثيرات بالقصور الذاتي، والموجات الصوتية السطحية 1,2. يستمر الكشف عن البكتيريا المسببة للأمراض باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ، ولكنه عادة ما يكون شاقا ومعقدا ومستهلكا للوقت 3,4. تعد أنظمة الرحلان الأيكولومبي الموائع الدقيقة بديلا لمعالجة ذلك من خلال الإنتاجية المعقولة وعزل الخلايا غير الملامسة5،

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

Protocol

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

1. تصميم رقاقة الرحلان الفموائع الدقيقة

ملاحظة: يوضح الشكل 1 مخططا لفصل وجمع الميكروبيدات المستهدفة من القنوات الدقيقة بواسطة الرحلان الأوكوستوبيريس. تم تصميم رقاقة الرحلان الأيكولومبي الموائع الدقيقة باستخدام برنامج CAD.

  1. تصميم رقاقة الرحلان الأكوستوفوريسيس الموائع الدقيقة التي تستخدم مزيجا من الخرز المعدل من أبتامر وحبات البوليسترين المطلية بالستربتافيدين (PS) المقابلة لحجم البكتيريا لدراسة أداء الفصل للجهاز.
  2. صمم رقاقة الرحلان الأيكولومبي الموائع الدقيقة التي تجمع حبات PS عند المخرج المستهدف وتتخلص من الباقي من خلال المخرج بعد حقن خليط عينة PS في مدخل العينة (انظر

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

Results

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

يوضح الشكل 5 صورة تدفق الخرز كدالة لجهد PZT (إيقاف التشغيل ، 0.1 فولت ، 0.5 فولت ، 5 فولت). في حالة الشريحة الصوتية التي تم إدخالها في هذه الدراسة ، تم التأكيد على أنه مع زيادة جهد PZT ، زاد التركيز المركزي للخرز بحجم 10 ميكرومتر. تركزت معظم الخرز بحجم 10 ميكرومتر في الوسط عند 5 فولت من جهد PZT. ومن خلال هذه النتيجة، تم توليد تردد رنين يبلغ 3.66 ميغاهيرتز في مولد دالة أحادي القناة، وتم تضخيم إشارة عامة بمقدار 16 ديسيبل (حوالي 9 مرات) باستخدام مضخم طاقة.

ويبين

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

Discussion

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

قمنا بتطوير جهاز الموائع الدقيقة للرفع الصوتي لالتقاط ونقل بكتيريا GN من عينات المستنبتة بسرعة عالية استنادا إلى طريقة تشغيل مستمرة وفقا لحجمها ونوعها ، والميكروبيدات المعدلة بواسطة aptamer. تتيح القناة الدقيقة المربعة الطويلة تصميما أبسط وكفاءة أكبر من حيث التكلفة للهروب الحرقفي ثنائي الأبعاد مما تم الإبلاغ عنه سابقا20،21،22،23،24،25

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

Disclosures

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

وليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.

Acknowledgements

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

تم دعم هذا العمل من خلال منحة المؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا (NRF) التي تمولها الحكومة الكورية (وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات). (لا. NRF-2021R1A2C1011380)

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1 وميكرو ؛ م ميكروبيدات البوليسترينبانج مختبراتPS04001حبات حجم الخلية
10 & مايكرو; m الميكروبيدات المغلفة بالستربتافيدينBang LaboratoriesCP01007حبات تقارب Aptamer
4 بوصة رقاقة السيليكون / قالب SU-84science29-03573-01مكونات رقاقة
AptamerIntegrated DNA TechnologiesGN3-6'RNAلاقتران زجاج البكتيريا
SchottBOROFLOAT 33المركزي للرقاقة
DaihanCF-10ضياع الجسيمات
الغراء cyanoacrylate3MAD100إرفاق PZT ب Microchip
Escherichia coli DH5 & alpha ؛KCTCKCTC2571البكتيريا المستهدفة
مولد وظيفيGW InstekAFG-2225توليد تردد
كاميرا عالية السرعةPhotronFASTCAM مراقبة مصغرةللفصل
صفيحة ساخنةكلوحةHI-1000لعلاج السائل PDMS
KOVAX-SYRINGE 10 مل حقنةكوريالقاح22G-10MLاملأ قناة الرحل الأكسوتوفوريسي الموائع الدقيقة بالماء منزوع المعادن الخالي من الفقاعات.
سائل بولي ديميثيل سيلوكسان ، PDMSداو كورنينج إنك.سيلجارد 184مكونات رقاقة
LB Broth MillerBD Difco244620زراعة الخلايا (وسط لوريا بيرتاني)
مجهرأوليمبوس كورب.IX-81مراقبة الفصل
PBS العازلةالجدي العلميPBS-1Aالبكتيريا الضاهلة
PEEK TubesSaint-Gobain Ppl Corp.AAD04103حقن أو جمع الجسيمات
محول الطاقة الكهرضغطيةFuji CeramicsC-213توليد موجة محددة في القناة
مضخم الطاقةمضخم البحوث75A250Aتضخيم
تحكم ضغط التردد /&mu ؛ فلوكونAMEDAMED- & مو ؛ fluconالتحكم في ضغط الهواء / التحكم في التدفق
المخزن المؤقت Tris-HClinvitrogen15567027ضياع الجسيمات
أنبوب الدوارSeouLin BioscienceSLRM-3تعديل aptamer والخرزة
مكونات جهاز الطرد تسخين

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wu, M., et al. Acoustofluidic separation of cells and particles. Microsystem & Nanoengineering. 5 (1), 1-18 (2019).
  2. Lee, S. W., et al. Aptamer affinity-bead mediated capture and displacement of Gram-negative bacteria using acous....

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 AcoustophoresisGram Negative BacteriaAptamer Affinity BeadsBacteria SeparationMicrofluidic ChipAcoustic Radiation ForceStreptavidin Coated BeadsFluorescence MicroscopyPressure ControllerBacterial Biomarker Detection

Related Articles