يصف هذا البروتوكول منصة الموائع الدقيقة الهوائية التي يمكن استخدامها لتركيز الجسيمات الدقيقة بكفاءة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
يصف هذا البروتوكول منصة الموائع الدقيقة الهوائية التي يمكن استخدامها لتركيز الجسيمات الدقيقة بكفاءة.
تقدم هذه المقالة طريقة لتصنيع وتشغيل صمام هوائي للتحكم في تركيز الجسيمات باستخدام منصة الموائع الدقيقة. تحتوي هذه المنصة على شبكة ثلاثية الأبعاد (3D) مع قنوات سائلة منحنية وثلاثة صمامات هوائية ، والتي تخلق شبكات وقنوات ومساحات من خلال النسخ المتماثل المزدوج مع polydimethylsiloxane (PDMS). يعمل الجهاز بناء على الاستجابة العابرة لمعدل تدفق السوائل الذي يتحكم فيه صمام هوائي بالترتيب التالي: (1) تحميل العينة ، (2) حجب العينة ، (3) تركيز العينة ، و (4) إطلاق العينة. يتم حظر الجسيمات عن طريق تشوه طبقة الحجاب الحاجز الرقيق لصفيحة صمام الغربال (Vs) وتتراكم في قناة الموائع الدقيقة المنحنية. يتم تفريغ سائل العمل عن طريق تشغيل صمامين للتشغيل / الإيقاف. نتيجة للعملية ، تم اعتراض جميع الجسيمات ذات التكبيرات المختلفة بنجاح وفك ارتباطها. عند تطبيق هذه التقنية ، قد يختلف ضغط التشغيل والوقت اللازم للتركيز ومعدل التركيز اعتمادا على أبعاد الجهاز وتكبير حجم الجسيمات.
نظرا لأهمية التحليل البيولوجي ، يتم استخدام تقنيات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة الدقيقة والطبية الحيوية (BioMEMS)1,2 لتطوير ودراسة أجهزة لتنقية وجمع المواد الدقيقة2,3,4. يتم تصنيف التقاط الجسيمات على أنها نشطة أو سلبية. تم استخدام الفخاخ النشطة للقوى الخارجية العازلة5 أو المغناطيسية6 أو السمعية7 أوالبصرية 8 أو الحرارية9 التي تعمل على الجسيمات المستقلة ، مما يتيح التحكم الدقيق في تحركاتها. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى تفاعل بين الجسيم والقوة الخارجية ؛ وبالتالي ، فإن الإنتاجية منخفضة. في أنظمة الموائع الدقيقة ، يعد التحكم في معدل التدفق مهما جدا لأن القوى الخارجية تنتقل إلى الجسيمات المستهدفة.
بشكل عام ، تحتوي أجهزة الموائع الدقيقة السلبية على أعمدة دقيقة في القنوات الدقيقة10,11. يتم ترشيح الجسيمات من خلال التفاعل مع سائل متدفق ، وهذه الأجهزة سهلة التصميم وغير مكلفة للتصنيع. ومع ذلك ، فإنها تسبب انسداد الجسيمات في الأعمدة الدقيقة ، لذلك تم تطوير أجهزة أكثر تعقيدا لمنع انسداد الجسيمات12. أجهزة الموائع الدقيقة ذات الهياكل المعقدة مناسبة بشكل عام لإدارة عدد محدود من الجسيمات 13،14،15،16،17،18.
توضح هذه المقالة طريقة لتصنيع وتشغيل منصة ميكروفلويديك تعمل بالهواء المضغوط لتركيزات الجسيمات الكبيرة التي تتغلب على أوجه القصور18 كما هو مذكور أعلاه. يمكن لهذه المنصة منع الجسيمات وتركيزها عن طريق تشوه وتشغيل طبقة الحجاب الحاجز الرقيقة لصفيحة صمام الغربال (Vs) التي تتراكم في قنوات الموائع الدقيقة المنحنية. تتراكم الجسيمات في قنوات ميكروفلويديك منحنية ، ويمكن للجسيمات المركزة أن تنفصل عن طريق تفريغ سائل العمل عن طريق تشغيل اثنين من سدادات PDMS على / إيقاف الصمامات18. هذه الطريقة تجعل من الممكن معالجة عدد محدود من الجسيمات أو تركيز عدد كبير من الجسيمات الصغيرة. يمكن لظروف التشغيل مثل حجم معدل التدفق وضغط الهواء المضغوط أن تمنع تلف الخلايا غير المرغوب فيه وتزيد من كفاءة احتجاز الخلايا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. تصميم منصة الموائع الدقيقة لتركيز الجسيمات
2. تصنيع منصة الموائع الدقيقة لتركيز الجسيمات
ملاحظة: يوضح الشكل 6 تصنيع منصة الموائع الدقيقة التي تركز الجسيمات.
3. إعداد الجهاز
ملاحظة: يوضح الشكل 7 تصنيع منصة الموائع الدقيقة التي تركز الجسيمات.
4. تشغيل الجهاز
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويبين الشكل 8 معدل تدفق معدلات السوائل لعملية منصة من أربع مراحل، كما هو مذكور في الجدول 2. المرحلة الأولى هي حالة التحميل (حالة). تم تزويد المنصة بسائل مع فتح جميع الصمامات ، والسائل العامل (Qf) والجسيمات (Qp) متطابقة تقريبا حيث تظهر شبكة قنوات الموائع الدقيقة تناظرا هيكليا. في المرحلة الثانية (الحالة b) ، تم نقل الهواء المضغوط إلى Vs لمنع الجسيمات ، ومع تشوه الحجاب الحاجز Vs ، ضاق مسار التدفق ، وتم تقليل معدل التدفق الذي تم قياسه في منفذ المخرج بواسطة المقاومة الهيدروليكية...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
توفر هذه المنصة طريقة بسيطة لتنقية وتركيز الجسيمات من مختلف الأحجام. تتراكم الجسيمات وتطلق من خلال التحكم في الصمام الهوائي ، ولا يلاحظ أي انسداد لأنه لا يوجد هيكل سلبي. باستخدام هذا الجهاز ، يتم تقديم تركيز الجسيمات ذات الثلاثة أحجام. ومع ذلك ، قد يختلف ضغط التشغيل ، والوقت اللازم للتركيز ، والمعدل اعتمادا على أبعاد الجهاز ، وتكبير حجم الجسيمات ، والضغط عند مقابل18،20،21.
عند تنفيذ الخطوة 3.1 ، قد تب...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.
تم دعم هذا العمل من خلال منحة المؤسسة الوطنية للبحوث الكورية (NRF) التي تمولها الحكومة الكورية (وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات). (لا. NRF-2021R1A2C1011380).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| ثقب 1.5 مم | الذاتي | تم إجراء هذا الثقب عن طريق طلب صانع قوالب يعتمد على Miltex & reg ؛ خزعة لكمة مع مكبس (15110-15) منتج. | |
| رقاقة السيليكون مقاس 4 بوصات / قالب SU-8 | 4science | 29-03573-01 | 4 بوصة (100) رقاقة السيليكون Ptype / قالب SU-8 |
| كربوكسيل البوليسترين الجسيمات المتشابكة (24.9 & mu ؛ م) | Spherotech | CPX-200-10 | عينة حبة مركزة 1 |
| مقياس التدفق | Sensirion | SLI-1000 | قياس التدفق |
| كاميرا عالية السرعة | Photron | FASTCAM مراقبة مصغرة | للتركيز |
| لوحة ساخنة | كلوحة | HI-1000 | لعلاج السائل PDMS |
| KOVAX-SYRINGE 10 مل / حقنة | لقاح كوريا | 22 جم -10 مل | املأ قناة الموائع الدقيقة بالماء منزوع المعادن الخالي من الفقاعات. |
| مختبر كونونا معالج / البلازما | الكهربائي | BD-20AC | رقاقة الترابط / البلازما في الغلاف الجوي |
| السائل بولي ديميثيل سيلوكسان ، PDMS | داو كورنينج إنك. | سيلجارد 184 | مكونات رقاقة |
| المجهر | أوليمبوس | التاسع -81 | مراقبة تركيز |
| أنابيب نظرة خاطفة | SAINT-GOBAIN PPL CORP. | AAD04103 | حقن أو جمع الجسيمات |
| جسيمات البوليسترين (4.16 & mu; م) | Spherotech | PP-40-10 | عينة حبة مركزة 3 |
| جسيمات البوليسترين (8.49 & mu ؛ م) | Spherotech | PP-100-10 | عينة حبة مركزة 2 |
| تحكم في الضغط /&mu ؛ فلوكون | AMED | & التحكم في | ضغط الهواء |
| Spin Coater | iNexus | ACE-200 | ينشر PDMS السائل على قالب SU-8 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.