تصنيع أجهزة ميكروفلويديك ثلاثي الأبعاد على الورق ليمونواسايس

الهدف العام من هذا البروتوكول هو إظهار عمليتنا لتصنيع الأجهزة الورقية ثلاثية الأبعاد ، والتي نستخدمها كمنصة لتطوير المقايسات المناعية لنقاط الرعاية. توفر هذه الطريقة منصة موائع دقيقة ورقية مع عملية تصنيع موثوقة ، بحيث يمكن توجيه الوقت والجهد لتطوير المقايسات بدلا من تصميم الأجهزة. الميزة الرئيسية لتقنيتنا هي أنها تسمح بإعداد العديد من الأجهزة بالتوازي وبكمية مرغوبة لمشاريع البحث الأكاديمي.

بشكل عام ، سيعاني المستخدمون الجدد من هذه الطريقة نظرا لوجود العديد من المتغيرات التي يجب مراعاتها عند تصنيع الأجهزة ، مثل المحاذاة المناسبة للطبقات. يمكن أن تؤدي الأخطاء إلى تعطل الأجهزة. يعد العرض المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية لأنه قد يكون من الصعب تصور التجميع باستخدام التفاصيل الواردة في المخطوطات فقط.

أولا ، قم بإعداد طبقات من ورق الترشيح النوعي عن طريق تقطيع ورقة مخزون إلى حجم ورق قياسي لتسهيل الزخرفة باستخدام طابعة الشمع. قم بتحميل ورقة مقطوعة في درج الطابعة. ثم اطبع الطبقات المصممة مسبقا.

بعد ذلك ، قم بقص صف مخزون من غشاء النايلون إلى صفائح باستخدام قاطع ورق منضدية ، مع الحرص الشديد على التعامل مع غشاء النايلون للحفاظ على سلامته وحمايته من التمزق. قم بتخزين أي مادة غير مستخدمة في خزانة مجففة ، لأن أغشية النايلون حساسة للرطوبة. باستخدام طابعة الشمع ، اطبع نمط طبقة التقاط على قطعة من ورق النسخ ، وقم بلصقه على صندوق ضوئي ليكون بمثابة دليل لوضع غشاء النايلون.

بعد ذلك ، ضع ورقة نظيفة من ورق النسخ على ورقة النسخ المطبوعة مسبقا. قم بلصق الورقة النظيفة على صندوق الضوء ولكن لا تقم بلصق الورقتين معا. الآن ، ضع ورقة مقطوعة من غشاء النايلون على ورقة نظيفة من ورق النسخ ، وتأكد من أن الغشاء يغطي المنطقة المطبوعة للطبقة السفلية من ورق النسخ.

ألصق جميع الجوانب الأربعة لغشاء النايلون على الورقة النظيفة من ورق النسخ. قم بتحميل ورقة من غشاء النايلون مدعومة بورق النسخ المثبت عليها في درج طابعة التغذية اليدوية. ثم اطبع ورقة واحدة من غشاء النايلون في كل مرة.

قم بلصق الطبقات المطبوعة على إطار أكريليك للتسخين المتساوي فوق وأسفل الطبقة عند وضعها في فرن الحمل الحراري بالجاذبية. الآن ، ضع الطبقات في الفرن على حرارة 150 درجة مئوية لمدة 30 ثانية حتى يذوب الشمع في سمك الورق. بعد إخراج الورق من الفرن ، تأكد من أن الشمع قد تخلل سمك الورق عن طريق قلبه والتحقق من وجود عيوب في التصميم.

قم بإزالة غشاء الورق والنايلون من إطار الأكريليك. ثم قم بإزالة غشاء النايلون من ورقة الدعم لورق النسخ باستخدام قاطع الورق. قم بتصميم صفائح على الوجهين من الأفلام اللاصقة باستخدام راسمة سكين آلية مع ملفات تصميم معدة مسبقا.

بعد ذلك ، قم بلصق طبقة من الورق التي يجب دعمها بمادة لاصقة على صندوق خفيف مع الجانب المطبوع لأسفل. قشر جانبا واحدا من البطانة الواقية من ورقة نمط المادة اللاصقة. اضغط على ورقة النمط من المادة اللاصقة وطبقة الورق معا.

ثم ضع الجهاز الذي تم تجميعه جزئيا في زلة واقية. بعد ذلك ، قم بتمرير المجموعة المكونة من طبقتين الناتجة من خلال آلة تغليف آلية للضغط تماما على المادة اللاصقة والورق معا ، وإزالة أي جيوب من الهواء من الطبقات المجاورة. قم بلصق طبقة مترافقة على إطار أكريليك بحيث يتم تعليق المنطقة المحبة للماء المراد معالجتها وعدم ملامستها للإطار.

أضف 2.5 ميكرولتر من BSA و X PBS واحد إلى المنطقة المحبة للماء على الطبقة المترافقة. بعد ترك العينة تجف في درجة حرارة الغرفة لمدة دقيقتين ، جففها على حرارة 65 درجة مئوية لمدة خمس دقائق. بعد ذلك ، أضف خمسة ميكرولترات من خمسة جسيمات نانوية من الذهب الغروي OD مترافقة مع الجسم المضاد لبيتا hCG ، ثم كرر عملية التجفيف.

قم بلصق طبقة قناة جانبية على إطار أكريليك بحيث يتم تعليق المنطقة المحبة للماء المراد معالجتها وعدم ملامستها للإطار. أضف 10 ميكرولترات من عامل المنع لمعالجة القناة الجانبية ، ثم كرر نفس عملية التجفيف المستخدمة للطبقة المترافقة. بعد ذلك ، قم بلصق طبقة التقاط على إطار أكريليك بحيث يتم تعليق المنطقة المحبة للماء المراد معالجتها وعدم ملامستها للإطار.

عالج طبقة الالتقاط بخمسة ميكرولترات من الأجسام المضادة لألفا قوات حرس السواحل الهايتية. بعد ترك العينة تجف في درجة حرارة الغرفة لمدة دقيقتين ، جففها على حرارة 65 درجة مئوية لمدة ثماني دقائق. أضف ميكرولترين من عامل المنع ، ثم كرر نفس عملية التجفيف المستخدمة لطبقة الالتقاط.

قم بلصق طبقة الغسيل على صندوق الضوء بحيث يكون الجانب المطبوع متجها لأعلى. إذا تم استخدام فتحات المحاذاة ، فقم بإزالتها من الطبقات اللاحقة باستخدام أداة ثقب الثقب المحمولة باليد. قم بإزالة الفيلم الواقي الموجود على الجزء الخلفي من طبقة الالتقاط لفضح المادة اللاصقة.

قم بمحاذاة طبقة الالتقاط فوق طبقة الغسيل باستخدام فتحات المحاذاة كدليل ، ثم اضغط على الطبقتين معا وتجنب لمس المناطق المحبة للماء لتقليل التلوث أو تلف الجهاز. بعد ذلك ، قم بإزالة الفيلم الواقي الموجود على الجزء الخلفي من طبقة الحضانة لفضح المادة اللاصقة. قم بمحاذاة طبقة الحضانة فوق طبقة الالتقاط واضغط عليها معا.

استمر في إضافة الطبقات بهذه الطريقة حتى يتم تجميع جميع الطبقات النشطة. الآن ، ضع الجهاز المجمع جزئيا في زلة واقية وقم بتثبيت الطبقات معا بإحكام باستخدام آلة تغليف قم بإزالة الطبقة الواقية الموجودة على الجزء الخلفي من طبقة الغسيل وقم بتثبيت طبقة اللطخة في الجزء السفلي من الجهاز.

بعد التصفيح لإكمال تجميع جهاز الموائع الدقيقة ثلاثي الأبعاد الورقي ، قم بقص العدد المطلوب من الأجهزة من أوراق الأجهزة المجمعة بالكامل باستخدام المقص. أضف 20 ميكرولترا من عينة التحكم الإيجابية من عازلة قوات حرس السواحل الهايتية إلى المنطقة المحبة للماء أعلى الجهاز. بمجرد أن تصبح العينة شريرة تماما في الجهاز ، أضف 15 ميكرولترا من محلول الغسيل.

الكمية الأولى من مخزن الغسيل المؤقت تماما في الجهاز ، أضف حصة ثانية سعة 15 ميكرولتر من مخزن الغسيل المؤقت. للكشف عن نتائج الفحص ، قم بتقشير الطبقات الثلاث العليا للجهاز باستخدام ملاقط لكشف طبقة الالتقاط. يمكن استخدام طريقة طباعة الشمع لتشكيل حواجز كارهة للماء داخل الأجهزة الموائع الدقيقة الورقية ، وتنتج مسارات سائلة بأبعاد قابلة للتكرار ، وهو أمر بالغ الأهمية للمقايسات ذات الأداء القابل للتكرار وأوقات المدة.

تم إثبات أداء المقايسة المناعية الورقية hCG من خلال إجراء 35 اختبارا إيجابيا و 35 اختبارا سلبيا بالتوازي. تم تحديد معامل التباين لكل مجموعة بيانات ليكون 1٪ للمقايسات التي تم إجراؤها باستخدام عينات سالبة و 3٪ للمقايسات التي تم إجراؤها باستخدام عينات موجبة. ويمكن أن يؤدي المحاذاة غير الملائمة بين الطبقات التي تتألف منها قناة الحضانة ومنطقة الالتقاط إلى استحداث نمط غير منتظم في الإشارة الموجبة، مما قد يؤدي إلى سوء تفسير الإشارة النوعية.

إذا لم تتم طباعة الشمع بكمية كافية أو لم يسمح له بالذوبان تماما من خلال سمك الورق ، فقد تتعرض سلامة الحواجز الكارهة للماء الناتجة للخطر وتؤدي إلى حدوث تسرب داخل الجهاز. قد تشير الفحوصات التي تستغرق وقتا أطول من المتوقع لإكمالها إلى وجود خلل في تصنيع الجهاز. توفر أجهزة الموائع الدقيقة الورقية للباحثين منصة متعددة الاستخدامات لتطوير اختبارات تحليلية منخفضة التكلفة ونقاط الرعاية.

على الرغم من وجود عدد من التطبيقات ، فإن النهج الذي نعرضه هنا ينتج عنه بنية عامة للجهاز لإجراء المقايسات المناعية ، والتي تعتبر ضرورية في الرعاية الصحية. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر التحقق من وجود عيوب أثناء عملية التصنيع وقبل معالجة الطبقات بكواشف كيميائية حيوية باهظة الثمن. بمجرد إتقانها ، يمكن استخدام هذه الطريقة ، من طبقات الطباعة إلى تجميع الطبقات المعالجة ، لإعداد ورقة من المقايسات المناعية الوظيفية في ساعتين.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصنيع أجهزة ورقية ثلاثية الأبعاد ، وأن تكون مرتاحا بما يكفي لتخصيص هذه المنصة لأنواع الفحص الأخرى ذات الاهتمام.