Name: الاستفادة من انخفاض التفاعل الرذاذ على سطح لتحسين نقل Bioanalytes في علم الموائع الدقيق الرقمي (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-10T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 57 s
Description: اكتشف تصنيع أجهزة تجفيف المجال لنقل القطرات الحاوية على المواد الحيوية بدون إضافات. تستخدم هذه التقنية طلاءً بالسخام المحمي بالبوليمرات الفلورية لتحسين كفاءة نقل العينات في تطبيقات التحليل الحيوي.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

نشكر مؤسسة ليندباك للدعم المالي، والدكتور الكسندر سيدورنكو وإلزا تشو لإجراء مناقشات مثمرة والمساعدة التقنية، والبروفيسور روبرت سميث للحصول على المساعدة مع C. المقايسات ايليجانس.

ملاحظة: في الإجراءات الموضحة أدناه، يجب دائما أن يتبع إرشادات السلامة في المختبرات. أهمية خاصة هو السلامة عند التعامل مع الجهد العالي (&gt; 500 V) ومناولة المواد الكيميائية. 1. طلاء من الركيزة التوصيلية مع شمعة السخام <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع معدن النحاس في مستطيل (75 × 43 مم، 0.5 مم). تنظيف كل الركيزة النحاس عن طريق الغمر في النحاس منمش لمدة 30 ثانية، ويغسل بماء الصنبور لمدة 20 ثانية، وجافة مع ورقة. ملاحظة: في حالة استخدام أسلوب 1 أدناه، تغيير أبعاد 75 × 25 ملم لتناسب الجهاز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اكتساح شمعة البارافين مضاءة تحت الركيزة النحاس لمدة 30-45 ثانية، إلى الحصول على السناج طلاء موحد تقريبا (حوالي 40 ميكرون سميكة). تبقى الركيزة في ~ 1 سم داخل اللهب. لا تلمس سطح السخام الهش. </li></ol> 2. حماية طبقة السخام مع طلاء ملاحظة: طبقة السناج هشة جداويجب أن تكون مغلفة للحماية. واقترح بديلين بسيطة (أساليب 1 و 2 أدناه) هنا، ولكن بروتوكولات أكثر قوة حاليا قيد التطوير. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طريقة 1 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل العينة إلى المبخر المعدن أو نظام الاخرق. في أعقاب الإجراءات العملية للنظام، بإخلاء القاعة، وبدء ترسيب الذهب تسيطر على طبقة السناج (150-200 نانومتر). ترك الجهاز يبرد إلى درجة حرارة الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تراجع معطف الركيزة المعدنى في حل 1-dodecanethiol (1٪ ت / ت، في 95٪ من الإيثانول، ACS / USP الصف)، لمدة 10 دقيقة داخل غطاء الكيميائية. بعد ذلك، عقد الجهاز في زاوية قريبة من 60 درجة، وغسل بلطف السطح مع عدة قطرات من الايثانول فقط. السماح للأجهزة الجافة، بين عشية وضحاها. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طريقة 2 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في غطاء الكيميائية، مباشرة بعد طلاء الركيزة مع السخام وبينما لا تزال الركيزة الدافئة من لهب شمعة، إيداع بعض قطرات من السائل المفلورة على جانب واحد منالركيزة، والركيزة يميل إلى زاوية قريبة من 90 درجة. إيداع المزيد من قطرات، والسماح لهم لفة على سطح السخام بأكمله. ملاحظة: عندما تسقط قطرة على الفور، وسوف تغسل السخام بعيدا عن تلك المنطقة. دعونا قطرات من انتشار السائل المفلورة قدر الإمكان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خبز الركيزة على طبق ساخن (160 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة) داخل غطاء الكيميائية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دعونا الركيزة الجلوس بين عشية وضحاها في درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام. تخزين أجل غير مسمى. </li></ol></li></ol> 3. تلفيق الأعلى أقطاب (مقتبس من عبد الجواد وآخرون. 12) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رسم الأقطاب باستخدام برنامج تصميم الرسوم البيانية. كل قطب هو 2 مم طويل، 0.3 مم، والفجوة بين الأقطاب هو 0.3 ملم. الهوة بين الاتصالات (لتستقر في الموصل، انظر أدناه) هو 2.3 مم (الشكل 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقليم مرنة النحاس صفح (35 ميكرون سميكة) في شكل خادم الحرمين الشريفين (3.87 X 7.5 بوصة). استخدام أحجام أخرى طو متوافقة مع الطابعة. تحميل صفح في علبة التغذية اليدوية للطابعة ملونة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من استخدام &quot;أسود غني&quot;، أو &quot;تسجيل الأسود&quot;، عند الطباعة على ورقة النحاس (انظر عبد الجواد وآخرون. 12 لمزيد من التفاصيل) للسماح للطبقة كثيفة من الحبر الأسود على الركيزة النحاس، وحماية نمط المطبوعة أثناء الحفر . السماح للطبع الركيزة جافة تماما، بين عشية وضحاها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> داخل غطاء الكيميائية، الاحماء (40 درجة مئوية) كوب مع 50 مل من النحاس منمش. تراجع صفح المطبوعة في الكأس، ويهز برفق في المحلول لمدة 10 دقيقة. الوقت الحفر يعتمد على حل النحاس منمش. كل بضع دقائق، والتحقق من التآكل ومعرفة ما إذا كان هذا النمط غير سليمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تغسل بعناية صفح مع المياه، وإزالة الطلاء مع الأسيتون والإيثانول في غطاء الكيميائية. يغسل مرة أخرى، وتجف بلطف صفح مع منشفة ورقية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق بعناية صفح مع الأقطاب إلى غلاالشريحة ق ق (75 × 25 مم، ~ 1 مم)، وذلك باستخدام الشريط مزدوجة من جانب. تجنب جيوب هوائية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق فيلم perfluoroalkoxy PFA لالأقطاب باستخدام الشريط. هذا يساعد على منع الاتصال العرضي من الأقطاب مع الحبرية، الامر الذي يسيء الى أعلى الأقطاب بسبب ماس كهربائى. </li></ol> 4. واجهة الإلكترونية (الدوائر في الشكل 2) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جندى التبديلات والمكثفات C إلى لوحة الدوائر العالمي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجميع ما تبقى من 10 السائقين التتابع على اللوح لحام للدوائر الإلكترونية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> سلك مدخلات كل سائق التتابع لقناة في لوحة التحكم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المفاجئة بعناية قصوى الأقطاب في الموصل (الشكل 3). سلك انتاج كل سائق التتابع في القطب العلوي، كما هو مبين في الشكل. نلاحظ أن هناك اتصال موصل على الارض بين زوج من الأسلاك من التبديلات، للحد من الضوضاء الكهربائية. ملاحظة: الرابط يجلس على منصة قابلة للتعديل للسيطرة رانه المسافة (0،1-0،5 مم) بين أعلى وأسفل (السخام المطلي) الركيزة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام برنامج للسيطرة على توقيت الجهد العالي (HV) تطبيق (حوالي 0.8 ثانية) إلى 4 أقطاب كهربائية في نفس الوقت، وتحويل 1 القطب في اتجاه الحركة (أي 0.8 ثانية، وتحفيز 1234، ثم 2345، 3456، الخ .، 0.8 ثانية لكل مجموعة، ثم إلى الوراء، والتحركات قطرة حتى في الاتجاه المعاكس أيضا). </li></ol> 5. التصور قطرة والمناولة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتسجيل قطرة الحركة، واستخدام نظام التصور، الذي يتكون من 24X - 96X التكبير التجمع جنبا إلى جنب مع كاميرا CCD. قم بتوصيل مسجل الفيديو إلى الكاميرا باستخدام S-فيديو. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ماصة قطرات 4 ميكرولتر تحتوي على C. ايليجانس في وسائل الإعلام على الجزء السفلي من الركيزة المغلفة السخام. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جلب الأقطاب أعلى إلى ~ 0.3 مم فوق الحبرية. يجب أن يكون قطرة مقربة من الوسط أسفل القطب الخامس، لتسهيل عملية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على واجهة الكترونية والجهد العالي (500 V RMS)، وضبط المسافة القطب العلوي إلى قطرة حتى يبدأ التحرك. لا تدع كبار أقطاب تلمس قطرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع البيانات من خلال تسجيل عدد التحويلات قطرة ناجحة على الجهاز في الاستجابة لنبضات كهربائية. وتتميز تجربة ناجحة من قبل ما لا يقل عن 700 تحويلات قطرة، أي نقل واحدة بعد كل نبضة كهربائية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع البيانات بشكل مستمر، حتى قطرات لا يتحرك بعد الآن ردا من 5 إلى 10 البقول. ملاحظة: عندما يبدأ السطح لتتحلل، يمكن استعادة الحركة من خلال جلب كبار أقطاب أقرب إلى قطرات. </li></ol>

<ol><li>Fair, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+microfluidics%3A+is+a+true+lab-on-a-chip+possible%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Digital microfluidics: is a true lab-on-a-chip possible.</a> Microfluid Nanofluid. 3 (3), 245-281 (2007).</li>
<li>Gupta, S., Alargova, R. G., Kilpatrick, P. K., Velev, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-Chip+Dielectrophoretic+Coassembly+of+Live+Cells+and+Particles+into+Responsive+Biomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">On-Chip Dielectrophoretic Coassembly of Live Cells and Particles into Responsive Biomaterials.</a> Langmuir. 26 (5), 3441-3452 (2009).</li>
<li>Shih, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dried+blood+spot+analysis+by+digital+microfluidics+coupled+to+nanoelectrospray+ionization+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Dried blood spot analysis by digital microfluidics coupled to nanoelectrospray ionization mass spectrometry.</a> Anal Chem. 84 (8), 3731-3738 (2012).</li>
<li>Gorbatsova, J., Borissova, M., Kaljurand, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting-on-dielectric+actuation+of+droplets+with+capillary+electrophoretic+zones+for+off-line+mass+spectrometric+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chromatogr%22%5BJournal%5D)">Electrowetting-on-dielectric actuation of droplets with capillary electrophoretic zones for off-line mass spectrometric analysis.</a> J Chromatogr. 1234 (0), 9-15 (2012).</li>
<li>Qin, J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maze+exploration+and+learning+in+C.+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Maze exploration and learning in C. elegans.</a> Lab Chip. 7 (2), 186-192 (2007).</li>
<li>Koc, Y., de Mello, A. J., McHale, G., Newton, M. I., Roach, P., Shirtcliffe, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-scale+superhydrophobicity%3A+suppression+of+protein+adsorption+and+promotion+of+flow-induced+detachment%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Nano-scale superhydrophobicity: suppression of protein adsorption and promotion of flow-induced detachment.</a> Lab Chip. 8 (4), 582-586 (2008).</li>
<li>Perry, G., Thomy, V., Das, M. R., Coffinier, Y., Boukherroub, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibiting+protein+biofouling+using+graphene+oxide+in+droplet-based+microfluidic+microsystems%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Inhibiting protein biofouling using graphene oxide in droplet-based microfluidic microsystems.</a> Lab Chip. 12 (9), 1601-1604 (2012).</li>
<li>Kumari, N., Garimella, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting-Induced+Dewetting+Transitions+on+Superhydrophobic+Surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Electrowetting-Induced Dewetting Transitions on Superhydrophobic Surfaces.</a> Langmuir. 27 (17), 10342-10346 (2011).</li>
<li>Freire, S. L. S., Tanner, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additive-Free+Digital+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Additive-Free Digital Microfluidics.</a> Langmuir. 29 (28), 9024-9030 (2013).</li>
<li>Deng, X., Mammen, L., Butt, H. -J., Vollmer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Candle+Soot+as+a+Template+for+a+Transparent+Robust+Superamphiphobic+Coating%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Candle Soot as a Template for a Transparent Robust Superamphiphobic Coating.</a> Science. 335, 67-70 (2011).</li>
<li>Kang, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+Electrostatic+Fields+Change+Contact+Angle+in+Electrowetting%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">How Electrostatic Fields Change Contact Angle in Electrowetting.</a> Langmuir. 18 (26), 10318-10322 (2002).</li>
<li>Abdelgawad, M., Watson, M. W. L., Young, E. W. K., Mudrik, J. M., Ungrin, M. D., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+lithography%3A+masters+on+demand%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Soft lithography: masters on demand.</a> Lab Chip. 8 (8), 1379-1385 (2008).</li>
<li>Barbulovic-Nad, I., Yang, H., Park, P. S., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+microfluidics+for+cell-based+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Digital microfluidics for cell-based assays.</a> Lab Chip. 8 (4), 519-526 (2008).</li>
<li>Brenner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+genetics+of+Caenorhabditis+elegans%5BTitle%5D)+AND+%22Genetics%22%5BJournal%5D)">The genetics of Caenorhabditis elegans.</a> Genetics. 77 (1), 71-94 (1974).</li>
</ol>

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

الخطوة الأكثر أهمية من البروتوكول هو حماية طبقة السناج، ويرتبط مباشرة مع نجاح في تحريك قطرات. تعدين طبقة السناج (أسلوب 1 أعلاه) يتيح ما يقرب من 100٪ من نجاح تلفيق. ومع ذلك، الحد الأقصى للوقت العملية حوالي 10 دقيقة. ربما، والكسور قطرات ترطيب والسخام من خلال ثقوب في طبقة معدنية. طلاء طبقة السناج مع السائل المفلورة هو أسهل وأسرع بديل، وتتطلب الحد الأدنى من الموارد، ولكن 40-50٪ فقط من ركائز العمل ملفقة (20 دقيقة كحد أقصى) - والطلاء ليست موحدة. في الواقع، فإن طبقة السناج هشة للغاية، ول...

التصغير من الأجهزة التي تعمل مع السوائل له أهمية قصوى لتطوير منصات &quot;مختبر على رقاقة&quot;. في هذا الاتجاه، وقد شهدت خلال العقدين الماضيين تقدما كبيرا في مجال على microfluidics، مع مجموعة متنوعة من التطبيقات. 1-5 المتناقضة مع نقل السوائل في القنوات المغلقة (قناة على microfluidics)، DMF تعالج قطرات على صفائف من الأقطاب الكهربائية. واحدة من مزايا أكثر جاذبية من هذه التقنية هو عدم وجود أجزاء متحركة لنقل السوائل، وتوقف الحركة على الفور عن طريق إيقاف الإشارات الكهربائية. ومع ذلك، حركة قطرات تعتمد على محتويات قطرة، وبالتأكيد خاصية غير مرغوب فيها للمنصة العالمية &quot;مختبر على رقاقة&quot;. قطرات تحتوي على البروتينات والتحاليل الأخرى تلتصق بالأسطح الجهاز، تصبح غير قابلة للنقل. يمكن القول، وقد كان هذا هو القيد الرئيسي لتوسيع نطاق التطبيقات DMF، 6-8وتشمل بدائل للحد من تلوث سطح غير المرغوب فيها إضافة الأنواع الكيميائية اضافية لالحبرية أو المناطق المحيطة بها، والتي من المحتمل أن تؤثر على محتوى الحبرية. سابقا، وضعت مجموعتنا جهاز للسماح بنقل الخلايا والبروتينات في DMF، من دون إضافات زائدة (الأجهزة الميدانية DW) (9). وقد تحقق ذلك من خلال الجمع بين سطح استنادا السخام شمعة، 10 مع هندسة الجهاز الذي تفضل قطرة المتداول ويؤدي إلى قوة صاعدة على الحبرية، مما خفض التفاعل قطيرة أرض. في هذا النهج، لا يرتبط قطرة الحركة مع ترطيب السطح. 11 الهدف من أسلوب مفصل موضح أدناه هو إنتاج جهاز DMF قادرة على نقل قطرات تحتوي على البروتينات والخلايا والكائنات كلها، من دون إضافات زائدة. الأجهزة الميدانية DW تمهد الطريق لمنصات تسيطر بشكل كامل العمل بشكل مستقل إلى حد كبير من قطرات الكيميائيراي. هنا، ونحن أيضا محاكاة الحالية تظهر أنه على الرغم من ارتفاع الجهد المطلوب لتشغيل الجهاز، وانخفاض الجهد عبر الحبرية هو جزء صغير من الجهد تطبيقها، مشيرا إلى آثار ضئيلة على bioanalytes داخل الحبرية. في الواقع، اختبارات أولية مع انواع معينة ايليجانس (C. ايليجانس)، والدودة الخيطية تستخدم لمجموعة متنوعة من الدراسات في علم الأحياء، وتبين أن الديدان تسبح دون عائق كما يتم تطبيقها الفولتية.

<table><tbody><tr><td>شمعة</td><td></td><td></td> البارافين <td>أي شمعة البارافين</td></tr><tr><td>نظام الاخرق</td><td>Denton Vacuum, Moorestown, NJ</td><td></td><td>Sputter coater Desk V HP مجهزة بهدف الاتحاد الافريقي.&nbsp;</td></tr><tr><td>1-dodecanethiol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>471364</td><td></td></tr><tr><td>تفلون</td><td>دوبونت</td><td>AF-1600</td><td></td></tr><tr><td>Fluorinert FC-40</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F9755</td><td>سائل مفلور: قم بإعداد راتنج Teflon-AF في Fluorinert FC-40 ، 1: 100 (w / w) ، لإنشاء طلاء كاره للماء.</td></tr><tr><td>برامج التصميم الجرافيكي -Adobe Illustrator</td><td>Adobe Systems</td><td></td><td>يمكن استخدام برامج أخرى أيضا.</td></tr><tr><td>صفح نحاسي</td><td>Dupont</td><td>LF9110</td><td></td></tr><tr><td>طابعة ليزر</td><td>زيروكس</td><td>فيزر 6360 أو ما شابه</td> ذلك <td>تحقق من التوافق مع "الأسود الغني" أو "التسجيل الأسود" (انظر النص).</td></tr>فيلم <tr><td>Copper Etchant</td><td>Transene</td><td>CE-100</td><td></td></tr><tr><td>Perfluoroalkoxy (PFA)</td><td>McMaster-Carr</td><td>84955K22</td><td></td></tr><tr><td>Breadboard</td><td>Allied Electronics</td><td>70012450 أو ما شابه</td> ذلك <td>كبير بما يكفي للسماح بتجميع 10 سائقين.</td></tr><tr><td>لوحة الدوائر العالمية</td><td>Allied</td><td>Electronics 70219535 أو ما شابه</td><td></td></tr><tr><td>ذلك</td><td>Allied Electronics</td><td>5145154-8 أو ما شابه</td><td></td></tr><tr><td>ذلك لوحة التحكم وبرنامج التحكم (برنامج LabView) National</td> <td>Instruments</td><td>NI-6229 أو ما شابه</td><td></td></tr><tr><td>ذلك من مضخم الجهد العالي</td><td>Trek</td><td>PZD700</td><td></td></tr><tr><td>المكثفات C و C1 ، 100 nF ، 60 V</td><td>Allied &nbsp ؛</td><td>8817183</td><td></td></tr><tr><td>الترانزستور T ، NPN</td><td>Allied&nbsp ؛</td><td>9350289</td><td></td></tr><tr><td>الصمام الثنائي D, 1N4007</td><td>Allied&nbsp;</td><td>2660007</td><td></td></tr><tr><td>Relay&nbsp;</td><td>حلف&nbsp;</td><td>8862527</td><td></td></tr><tr><td>نظام التصور</td><td>Edmund Optics</td><td>VZM 200i أو تكبير النظام المماثل</td><td>24X &# 8211 ؛ 96X. يتم دمجه مع Hitachi KP-D20B 1/2 في كاميرا CCD الملونة.</td></tr><tr><td>مسجل</td><td>Sony</td><td>GV-D1000 NTSC أو ما شابه</td><td>ذلك يتم توصيله بالكاميرا بواسطة كابل S-video.</td></tr><tr><td>المحاكاة</td><td>COMSOL Multiphysics</td><td>V. 4.4</td><td></td></tr></tbody></table>

الاستفادة من انخفاض التفاعل الرذاذ على سطح لتحسين نقل bioanalytes في علم الموائع الدقيق الرقمي

Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics

الموائع الدقيقة الرقمية (DMF) ، وهي تقنية لمعالجة القطرات ، هي بديل واعد لتطوير منصات "المختبر على الشريحة". في كثير من الأحيان ، تعتمد حركة القطرات على ترطيب السطح ، المرتبط مباشرة بتطبيق المجال الكهربائي. ومع ذلك ، فإن التفاعلات السطحية تجعل الحركة تعتمد على محتويات القطرات ، مما يحد من اتساع تطبيقات التقنية.
تم تقديم بعض البدائل لتقليل هذا الاعتماد. ومع ذلك ، فإنهم يعتمدون على إضافة أنواع كيميائية إضافية إلى القطرة أو محيطها ، والتي يمكن أن تتفاعل مع شقوق القطيرات. لمواجهة هذا التحدي ، طورت مجموعتنا مؤخرا أجهزة Field-DW للسماح بنقل الخلايا والبروتينات في DMF ، دون إضافات إضافية.
هنا، يتم توفير بروتوكول تصنيع الجهاز وتشغيله، بما في ذلك الواجهة الإلكترونية للتحكم في الحركة. نواصل أيضا الدراسات مع الأجهزة ، مما يدل على أنه يمكن أيضا نقل الكائنات الحية النموذجية متعددة الخلايا والكبيرة نسبيا ، ويمكن القول إنها لا تتأثر بالمجالات الكهربائية المطلوبة لتشغيل الجهاز.

سابقا، وقد استخدمنا الأجهزة الميدانية DW للسماح للحركة من البروتينات في DMF. على وجه الخصوص، قطرات مع ألبومين المصل البقري (BSA) يمكن نقل بتركيز أعلى 2000 مرة من المبلغ عنها سابقا من قبل مؤلفين آخرين (بدون إضافات). ويعزى ذلك إلى انخفاض التفاعل بين قطرة والسطحية، ويبين الشكل 4 قطرات تحتوي الموسومة fluorescently-BSA (انظر فريري وآخرون (9) لمزيد من المعلومات حول التجارب). الصورة الأولى على اليسار تظهر قطرات يجلس على سطح المغلفة السخام. وا...

تم وصف بروتوكول تصنيع وتشغيل أجهزة إزالة الرطوبة الميدانية (Field-DW) ، بالإضافة إلى الدراسات الأولية لتأثيرات المجالات الكهربائية على محتويات القطرات.

الاستفادة من انخفاض التفاعل الرذاذ على سطح لتحسين نقل Bioanalytes في علم الموائع الدقيق الرقمي

Digital microfluidics (DMF), a technique for manipulation of droplets, is a promising alternative for the development of &#8220;lab-on-a-chip&#8221; ...

الهدف العام من هذا الإجراء هو تصنيع جهاز ترطيب ميداني قادر على نقل القطرات باستخدام التحليلات الحيوية دون إضافات. يتم تحقيق ذلك عن طريق طلاء الركيزة الموصلة أولا بسخام الشمعة. ستكون الركيزة بمثابة القطب السفلي للجهاز.الخطوة الثانية هي حماية طبقة السخام عن طريق تطبيق بوليمرات الفلورو السائلة. بعد ذلك ، قم بتصنيع الأقطاب الكهربائية العلوية للجهاز. ثم قم بتوصيل الأقطاب العلوية والسفلية بإلكترونيات التجربة.الخطوة الأخيرة هي وضع عينة بين الأقطاب الكهربائية لاختبار الجهاز. في النهاية ، تظهر النتائج أن أجهزة إزالة الترطيب الميداني يمكن أن تدعم نقل القطرات المستمر استجابة لكل نبضة كهربائية لما لا يقل عن 700 نبضة. تتمثل المزايا الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية مثل الترطيب الكهربائي في أن المجال الكهربائي لا يؤدي إلى الترطيب ، ولا داعي لإضافات إضافية لنقل القطيرات.يمتد تأثير هذه التقنية إلى تطوير مختبر مؤتمت بالكامل على منصة رقاقة تعمل بغض النظر عن كيمياء القطرات ، وسيتم توضيح الإجراءات لمايكل كوفسكي وسيلينا بعمل باحثين جامعيين من مختبري. الخطوة الأولى هي تحضير الركيزة الموصلة للقطب الأرضي. لهذا الغرض ، تم تقطيع لوح نحاسي إلى مستطيلات.يبلغ حجم المستطيلات 75 ملم × 43 ملم وسمك 0.5 ملم. جاهز ، حاوية من النحاس لتنظيف الركائز. سيتبع هذا الفيديو البروتوكول باستخدام ركيزة واحدة فقط.اغمر الركيزة في النقش لمدة 30 ثانية تقريبا. بعد الغمر ، استرجع الركيزة واغسلها بالجري. قم بالصنبور بالماء فوقه ، وجففه بالورق ، وقبل المتابعة ، ضعه أفقيا على دعامة تسمح بالوصول إلى سطحه المواجه لأسفل.في هذا الفيديو ، يتم استخدام حلقة مفتوحة مثبتة. جهز مزيجا من البوليمر الفلوري السائل وقطارة لتطبيقه. احصل على شمعة البارافين لتوفير السخام الذي سيتم تطبيقه.أشعلها واستمر في كنس الشمعة تحت الركيزة النحاسية. حافظ على الجزء العلوي من اللهب حوالي سنتيمتر واحد تحت قاع الركيزة. استمر في كنس الشمعة لمدة 30 إلى 45 ثانية.الحرص على عدم لمس سطح السخام. بعد طلاء الركيزة بالسخام ، قم بإزالة الشمعة وإطفائها على الفور. استخدم الملقط لفهم الركيزة وتدويرها لفضح الجانب المغطى بالسخام.بينما لا يزال الجو دافئا ، استخدم قطارة لإيداع قطرات من بوليمر الفلورو السائل على الحواف لتحديد اضطراب طبقة السخام. بمجرد تطبيق القطرات ، قم بإمالة الركيزة بحيث تكون عمودية تقريبا. ثم قم بإيداع المزيد من القطرات واتركها تتدحرج على سطح السخام بالكامل وتنتشر.قدر الإمكان. استمر بأخذ الركيزة إلى صفيحة ساخنة مثبتة عند 160 درجة مئوية. أيضا داخل الغطاء الكيميائي ، ضع جانب سخام الركيزة متجها لأعلى على طبق ساخن للخبز لمدة 15 دقيقة.بعد 15 دقيقة ، انزع الركيزة عن اللوح الساخن واتركها طوال الليل في درجة حرارة الغرفة قبل استخدامها كقطب سفلي. يمكن تخزين الركيزة إلى أجل غير مسمى عندما يكون القطب الأرضي جاهزا للاستخدام. الخطوة التالية هي تحضير الأقطاب الكهربائية العلوية.يستخدم هذا الفيديو أقطاب كهربائية ملفقة وفقا لبروتوكول من الأدبيات. تمت طباعة تصميم القطب الكهربائي على صفائح نحاسية رقيقة محفورة وتنظيفها للوصول إلى هذه النقطة. يبلغ عرض كل من الأقطاب الكهربائية العشرة ملليمترين وعرضها 0.3 ملم.سيتم تركيب الأقطاب الكهربائية على شريحة زجاجية يبلغ حجمها 75 ملم × 25 ملم وسمك حوالي ملليمتر واحد. ضع شريطا على الوجهين على أحد طرفي الشريحة وتجنب إدخال جيوب هوائية. ثم قم بتوصيل الصفائح بعناية بالشريحة بحيث تكون الأقطاب الكهربائية قريبة من الحافة.بعد ذلك ، قم بقص قطعة من كل فيلم Fluor al coy حول عرض الشريحة. ضع الفيلم فوق الأقطاب الكهربائية لمنع الدوائر القصيرة العرضية. نعلقه مع شريط.يمكن الآن استخدام الأقطاب الكهربائية مع الواجهة الإلكترونية. خذ كل من الأقطاب العلوية والسفلية إلى الإعداد التجريبي لإكمال مجال إزالة جهاز الترطيب. في الإعداد التجريبي ، يتم تأريض القطب السفلي كهربائيا.فوقه ، يتم توصيل الأقطاب الكهربائية العلوية بالمرحلات عبر موصل ارتفاع قابل للتعديل. تحكم في جهاز الموائع الدقيقة باستخدام برنامج كمبيوتر يحرك قطرة بين الأقطاب الكهربائية المجاورة. في هذه التجربة ، سيتم تصور حركة القطرات في جهاز الموائع الدقيقة.استخدم مجموعة تكبير 24 96 جنبا إلى جنب مع كاميرا CCD. قم بتوصيل مسجل فيديو بالكاميرا باستخدام فيديو S. في هذه المرحلة ، احصل على عينة للتجربة في هذه الحالة ، أناقة C وماصة متوسطة من أربعة قطرات ميكرولتر.ضع القطرة على القطب السفلي المطلي بالسخام بحيث يكون في وسط الأقطاب الكهربائية العلوية. ثم اضبط موضع الأقطاب الكهربائية العلوية، بحيث تكون أعلى من القطرة بحوالي 0.3 ملليمتر. مع تشغيل الواجهة الإلكترونية والجهد العالي ، اضبط ارتفاع القطب العلوي حتى تبدأ القطرة في الحركة.لا تدع القطب يلمس القطرة. بمجرد أن تصبح حركة القطرة مستقرة ، ابدأ التسجيل بالكاميرا حتى لا تتحرك القطرة استجابة لخمس إلى 10 نبضات. يظهر هذا الفيديو النقل الناجح ل C elgan في الوسط بين أقطاب جهاز ثنائي مجالي.يساعد العمل السابق مع ألبومين مصل الأبقار الموسوم بالفلورسنت أو BSA في إثبات التفاعل بين العينات والركيزة الموجودة على اليسار. يجلس BSA على سطح مطلي بالسخام على النقيض من ذلك على اليمين على السطح باستخدام سائل مفلور فقط. تظهر عينة BSA تفاعلا سطحيا قويا.بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصنيع أجهزة الزفاف والشعور بها. لا تنس اتباع إرشادات السلامة في المختبر.

taking-advantage-reduced-droplet-surface-interaction-to-optimize

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

على microfluidics الرقمية هي تقنية تتميز التلاعب قطرات منفصلة (~ NL -- مل) على مجموعة من الأقطاب الكهربائية من تطبيق الحقول الكهربائية. انها مناسبة تماما للاضطلاع ، المتسلسل السريع ، المنمنمة الآلي فحوصات البيوكيميائية. هنا ، نحن تقرير منصة قادرة على أتمتة العديد من خطوات التجهيز البروتين.

الرقمية على microfluidics لتصنيع البروتين الآلي

قطيرة المنصات المرتكزة ميكروفلويديك من المرشحين واعدة للتجارب إنتاجية عالية نظرا لأنها قادرة على توليد بيكو لتر ، ذاتية مجزأة السفن بأسعار غير مكلفة كيلوهرتز. من خلال التكامل مع الأساليب مضان سريع وحساسة وعالية الدقة الطيفية ، يمكن أن كميات كبيرة من المعلومات التي يتم انشاؤها داخل هذه النظم استخراج بكفاءة ، وتسخيرها والاستفادة منها.

طرق الكشف عن منصات مضان الحبرية ميكروفلويديك

لقد قمنا بتطوير زراعة الخلايا الآلي ومنصة الاستجواب للتجارب التحفيز الخلية الصغيرة الحجم. منصة يوفر تحكم بسيطة، وتنوعا، ودقيق في زراعة وتحفيز المجموعات الصغيرة من الخلايا، واستعادة لست] للالتحليلات الجزيئية. منصة هي مناسبة تماما للدراسات التي تستخدم الخلايا الثمينة و / أو الكواشف.

A منصة الآلي تنوعا للتجارب تحفيز الخلية الصغيرة الحجم

نقدم نظام إدخال العينة قطيرة منفصلة عن بالحث البلازما الطيفي (ICPMS). لأنه يقوم على رقاقة ميكروفلويديك رخيصة ويمكن التخلص منها الذي يولد قطرات monodisperse غاية في نطاق حجم 40-60 ميكرومتر على ترددات من 90 إلى 7،000 هرتز.

رقاقة ميكروفلويديك لICPMS مقدمة عينة

نصف مقايسة رقمية لنقطة النهاية لقياس الأحماض النووية بقراءة مبسطة (تناظرية). نقيس التألق السائب للمقايسات الرقمية القائمة على القطرات باستخدام جهاز qPCR قياسي بدلا من الأجهزة المتخصصة ونؤكد نتائجنا عن طريق الفحص المجهري.

قراءات السائبة بسيطة الرقمية نوكليك حمض الكمي فحوصات

صمم منصة biosensor موائع جزيئية وملفقة استخدام تكنولوجيا مقاوم الضوء الفيلم جافة منخفضة التكلفة للتحديد الكمي لمختلف التحاليل السريعة والحساسة. يسمح هذا النظام تستخدم مرة واحدة لقراءات الكهروكيميائية لفحوصات المرتبط بالانزيم على-رقاقة-معطلة عن طريق تقنية وقف التدفق.

الفيلم الجافة على أساس مقاوم الضوء Biosensor موائع جزيئية الكهروكيميائية منصة: تصنيع الجهاز وإعداد مقايسة على شريحة، ونظام التشغيل

تعرض هذه المقالة بروتوكول لبذر السكان الشحيحة للخلايا باستخدام ماصة-نصائح لأجهزة موائع جزيئية الحبرية من أجل توفير مستوى أعلى من الكفاءة تغليف الخلايا في قطرات.

ماصة-تلميح إلى أسلوب للخلايا البذر لمنصات موائع جزيئية الحبرية

microfluidic الرقمية القائمة على الكهربية هي تقنية تستخدم تغييرًا مدفوعًا بالجهد في زاوية الاتصال الظاهرة لقطرة بحجم ميكرولتر لتسهيل التلاعب بها. الجمع بين هذا مع الخرز المغناطيسي وظيفية تمكن من دمج عمليات وحدة مختبرية متعددة لإعداد عينة وتحديد مسببات الأمراض باستخدام الانزيم المرتبطة المناعة الاختزال (ELISA).

منصة Microfluidics الرقمية المستندة إلى الكهربية للعينات المناعية المناعية المرتبطة بالإنزيمات الآلية

نحن نصف مجموعة تعليمية تسمح للمستخدمين بتنفيذ تجارب متعددة واكتساب خبرة عملية على microfluidics الرقمية.

مجموعة متعددة الاستخدامات تعتمد على تشغيل قطرة Microfluidics الرقمية لتعليم العلوم

تعتبر مقايسات قطرات الماء في الزيت مفيدة للكيمياء التحليلية وتطور الإنزيم وتحليل الخلايا المفردة ، ولكنها تتطلب عادة مركبات ميكروفلويديك لتشكيل القطرات. هنا، ونحن نصف مستحلب الجسيمات قالب، وهو نهج خالية من microfluidic لأداء المقايسات قطرة.

مستحلب الجسيمات قالب تمكن المقايسات قطرة Microfluidic خالية

يتم تقديم تصنيع جهاز ثنائي الطبقة قائم على polydimethylsiloxane (PDMS) لإنتاج المكتبات التوافقية في مستحلبات الماء في الزيت (المقابس). يتم تفصيل الأجهزة والبرامج اللازمة لأتمتة إنتاج المكونات في البروتوكول ، كما يتم عرض إنتاج مكتبة كمية من المقابس الفلورية.

جهاز الموائع الدقيقة ثنائي الطبقة لإنتاج المكونات التوافقية

اكتشف تصنيع أجهزة تجفيف المجال لنقل القطرات الحاوية على المواد الحيوية بدون إضافات. تستخدم هذه التقنية طلاءً بالسخام المحمي بالبوليمرات الفلورية لتحسين كفاءة نقل العينات في تطبيقات التحليل الحيوي.

الاستفادة من انخفاض التفاعل الرذاذ على سطح لتحسين نقل Bioanalytes في علم الموائع الدقيق الرقمي

استكشف المزيد من الفيديوهات