Method Article

منصة الموائع الدقيقة التي تعمل بالهواء المضغوط لتركيز الجسيمات الدقيقة

DOI:

10.3791/63301

⸱

February 1st, 2022

 ,  , 
1Department of Digital Anti-Aging Health Care, Inje University, 2Micro device Lab Co., Ltd, 3Department of Biomedical Engineering, Inje University

In This Article

Summary

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

يصف هذا البروتوكول منصة الموائع الدقيقة الهوائية التي يمكن استخدامها لتركيز الجسيمات الدقيقة بكفاءة.

Abstract

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

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.

Introduction

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

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 ....

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

Protocol

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

1. تصميم منصة الموائع الدقيقة لتركيز الجسيمات

  1. تصميم منصة الموائع الدقيقة الهوائية التي تتكون من صمام هوائي واحد لتدفق السوائل في شبكة التدفق 3D وثلاثة صمامات هوائية لتشغيل صمام الغربال (Vs) والسائل (Vf) والجسيمات (Vp) (الشكل 1).
    ملاحظة: كتل Vs تركز الجسيمات من السائل ، و Vf و Vp يسمحان بإطلاق السوائل والجسيمات بعد التركيز. توفر ثلاثة منافذ هوائية هواء مضغوطا من طبقة إمداد السوائل / الهوائية (مفتوحة عادة) ومنفذ ضوء الصمام الهوائي لتشغيل الصمام. تم تصميم شبكة قنوات الموائع الدقيقة مع برنامج CAD18,19.
  2. صمم القناة لتكون طبقة إمداد هوائية وطبقة شب....

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

Results

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

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.......

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

Discussion

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

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.......

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 الكورية (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
ثقب 1.5 ممالذاتيتم 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-84science29-03573-014 بوصة (100) رقاقة السيليكون Ptype / قالب SU-8
كربوكسيل البوليسترين الجسيمات المتشابكة (24.9 & mu ؛ م)SpherotechCPX-200-10عينة حبة مركزة 1
مقياس التدفقSensirionSLI-1000قياس التدفق
كاميرا عالية السرعةPhotronFASTCAM مراقبة مصغرةللتركيز
لوحة ساخنةكلوحةHI-1000لعلاج السائل PDMS
KOVAX-SYRINGE 10 مل / حقنةلقاح كوريا22 جم -10 ملاملأ قناة الموائع الدقيقة بالماء منزوع المعادن الخالي من الفقاعات.
مختبر كونونا معالج / البلازماالكهربائيBD-20ACرقاقة الترابط / البلازما في الغلاف الجوي
السائل بولي ديميثيل سيلوكسان ، PDMSداو كورنينج إنك.سيلجارد 184مكونات رقاقة
المجهرأوليمبوسالتاسع -81مراقبة تركيز
أنابيب نظرة خاطفةSAINT-GOBAIN PPL CORP.AAD04103حقن أو جمع الجسيمات
جسيمات البوليسترين (4.16 & mu; م)SpherotechPP-40-10عينة حبة مركزة 3
جسيمات البوليسترين (8.49 & mu ؛ م)SpherotechPP-100-10عينة حبة مركزة 2
تحكم في الضغط /&mu ؛ فلوكونAMED& التحكم فيضغط الهواء
Spin CoateriNexusACE-200ينشر PDMS السائل على قالب SU-8
الإنتاج الإنتاج الذاتي تسخين الجوية

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Whitesides, G. M. The origins and the future of microfluidics. Nature. 442 (7107), 368-373 (2006).
  2. Desitter, I., et al. A new device for rapid isolation by size and characterization of rare circulating tumor cells. Anticancer Research. 31 (2....

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 PlatformPneumatic ValveParticle ConcentrationPDMS MicrochannelsPneumatic MicrofluidicsMicrobead Flow ControlSample LoadingDiaphragm ValveFlow Rate MeasurementMicrofluidic Device Fabrication

Related Articles