Name: تلفيق القنوات ميكروفلويديك الحراري (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-02-03T23:56:00.000+00:00
Duration: 16 min
Description: تعلم تصنيع الأجهزة الميكروفلويدية الحرارية باستخدام تقنية الطبع الحراري الدقيق والربط الحراري. يوضح هذا البروتوكول عزل الأحماض النووية باستخدام استخلاص الطور الصلب للتطبيقات التشخيصية.

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

هي ملفقة القنوات ميكروفلويديك في دوري البولي (Zeonex ® 690R ، Zeon الكيميائية المحدودة ، لويزفيل ، كنتاكي). Zeonex لديه درجة حرارة التحول الزجاجي (T ز) من 136 درجة مئوية ، والأشعة فوق البنفسجية شفافة ، وهو أمر ضروري للكيمياء الخفيفة الموجهة المستخدمة في تشكيل متراصة التي يسهل اختراقها. هي ملفقة من قبل microchannels الدقيقة النقش الساخنة مع قالب رئيسية كهربي نيكو ، التي لديها سلبية (معكوس) ملامح منصة ميكروفلويديك. ويتم ذلك في النقش على الساخن على النحو التالي : <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم وضع القالب والركيزة البوليمر بين اثنين من المعادن platens موازية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم تسخين platens يصل إلى درجة حرارة النقش (166 درجة مئوية) ، والتي هي 30 درجة مئوية فوق جي تي من Zeonex. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم يتم ضغط platens معا لحوالي 5 دقائق والمحافظة على ضغط 250 رطل في البوصة المربعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم تتم إزالة العفن والركيزة لمن platens ساخنة ، تترك لتبرد لمدة 1-2 دقيقة ، ثم فصلها عن بعضها البعض يدويا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم حفر الآبار من 1.5 ملم قطر في نهايات القنوات لإدخال العينة وجمع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم هو الركيزة البلاستيك تنقش المستعبدين حراريا مع قطعة أخرى من Zeonex لتشكيل قنوات ميكروفلويديك المغلقة. يمكن الركيزة تنقش وقطعة تغطي يكون للأشعة فوق البنفسجية أو الأوزون البلازما معاملة حرارية قبل الرابطة لتعزيز كفاءة وختم ضمان الدقة للهيكل قناة المغلقة (باتاشاريا وKlapperich ، 2007). </li></ol> تصنيع الصلب المرحلة العمود (SPE) استخراج داخل القنوات ميكروفلويديك البلاستيك تلفيق المرحلة الصلبة هي عملية من خطوتين. في البداية ، وmicrochannels ملفقة وتعديل السطح من أجل تحسين الالتصاق من العمود SPE إلى الجهاز من البلاستيك. بلمرة ضوئية المنشأ عبر ترقيع سطح يستخدم لfunctionalize أسوار microchannels البوليمرية. إجراء عمليات ترقيع على النحو التالي : <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمتلئ microchannels بمزيج من diacrylate 01:01 الإيثيلين (EDA) وميتاكريليت الميثيل (MMA) مع benzophenone 3 ٪ ، وهو استخلاص الهيدروجين photoinitiator. يتم شراؤها ، وجمعية الإمارات للغوص ، ومجلس العمل المتحد benzophenone من سيغما الدريخ ، وسانت لويس ، MO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الشريحة ومن ثم المشع للأشعة فوق البنفسجية لمدة 10 دقيقة في الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية 254 نانومتر و 200 ميغا جول / سم 2 للطاقة في صك التعرض الأشعة فوق البنفسجية (CL - 1000 Crosslinker الأشعة فوق البنفسجية ، UPV شركة ، المرتفعات ، كاليفورنيا). ويحدث عن طريق تطعيم H - التجريد البلمرة والنتائج في سلاسل البوليمر سطح المربوطة ، والتي أدرجت ضمن الحصول على خليط البلمرة تستخدم لإعداد متراصة في الخطوة الثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتم إزالة مونومر الزائدة من القنوات التي الشطف مع 15 ميكرولتر من الميثانول باستخدام الشفط. </li></ol> بعد عملية photografting ، يتم تشكيل البوليمر microporous متراصة داخل microchannels أن إيقاع جسيمات السيليكا لاستخراج الحمض النووي. مستعدة متراصة مسامية في الموقع على النحو التالي : <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمتلئ القنوات السطحية تعديل بمزيج السلائف متراصة مؤلفة من فاعل (15 ٪ بالوزن) ، ادما (10 ٪ بالوزن) ، 1 - dodecanol (52.5 ٪ بالوزن) ، سيكلوهيكسانول (22.5 ٪ بالوزن) ، DMPAP (1 ٪ بالوزن مع الاحترام لمونومرات) ، و 0.7 ميكرومتر جسيمات السيليكا (15 ٪ بالنسبة لإجمالي حجم الخليط قبل البوليمر). تم شراء المجهرية من السيليكا Polysciences ، وشركة (وارينغتون ، والسلطة الفلسطينية) ويتم شراؤها من مونومرات والمذيبات porogenic من سيغما الدريخ ، وسانت لويس ، MO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غير المشع في الشريحة مع الأشعة فوق البنفسجية في crosslinker فوق البنفسجية على 200 ميغا جول / سم 2 مقابل 1.1 دقيقة على بدء البلمرة ، ويتم إزالة مونومر الزائدة من القنوات التي الشطف مع 15 ميكرولتر من الميثانول باستخدام الشفط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وترد ثم fluidic اتصالات (اتصالات NanoPorts TM ، أبتشيرتش العلمية ، اوك هاربور ، واشنطن) على مقدمة وآبار جمع من القنوات ميكروفلويديك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم يتم غسل متراصة مسامية مرة أخرى مع الميثانول لا يقل عن 30 دقيقة باستخدام مضخة الحقن بمعدل تدفق 100mL/hour. </li></ol> تلفيق CNT تحلل متراصة داخل القنوات ميكروفلويديك البلاستيك تلفيق للتحلل المركز الوطني للاستشعار متراصة (أنابيب الكربون) هي عملية من خطوتين. أولا ، يتم تعديل microchannels ملفقة السطحية (المطعمة) بالطريقة نفسها بالنسبة للأعمدة SPE في الجهاز من البلاستيك. بعد عملية photografting ، يتم تشكيل البوليمر microporous متراصة داخل متناهية التي يتم مشربة الأنابيب النانومترية الكربونية متعددة الجدران. مستعدة متراصة مسامية في الموقع على النحو التالي : <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ومعلق متعددة الجدران أنابيب في سيكلوهيكسانول بتركيز 2.27M. هذا هو ultrasonicated إعادة تعليق لمدة 30 دقيقة في سعة 50 ٪ و 50 ٪ لدورة العمل مع خلية disruptor sonifier (Sonifier S - 250D ، المصنعة من قبل برانسون بالموجات فوق الصوتية ، دانبري ، ط م). قدمت صوتنة لتعليق فعال ومستقر من 0.5M تشارك المركز الوطني. تم شراء تشارك المركز الوطني من Nanolabs (برايتون ، MA). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمتلئ القنوات السطحية تعديل بمزيج مماثلة السلائف متراصة إلا أنه الآن في حل سيكلوهيكسانول + يستخدم تشارك المركز الوطني. الخليط متراصة تتألف من فاعل (15 ٪ بالوزن) ، ادما (10 ٪ بالوزن) ، 1 - dodecanol (52.5 ٪ بالوزن) ، وتشارك المركز الوطني سيكلوهيكسانول + (22.5 ٪ بالوزن). لهذا الحل واضاف DMPAP photoinitiator (1.13 ٪ فيما يتعلق بالوزن مونومرات). يتم شراؤها من مونومرات والمذيبات وporogenic DMPAPA من سيغما الدريخ ، وسانت لويس ، MO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غير المشع في الشريحة مع الأشعة فوق البنفسجية في crosslinker الأشعة فوق البنفسجية في 2 ميغا جول / 120 سم عن 0،9 دقيقة لبدء البلمرة. هو انعكاس الجهاز 180 درجة في crossliker والمشع لآخر دقيقة في 120 ميغا جول 0.9 / سم 2. تتم إزالة مونومر الزائدة من القنوات التي الشطف مع 50 ميكرولتر من الميثانول باستخدام الشفط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وترد ثم fluidic اتصالات (اتصالات NanoPorts TM ، أبتشيرتش العلمية ، اوك هاربور ، واشنطن) على مقدمة وآبار جمع من القنوات ميكروفلويديك. </li></ol> البكتيرية إعداد نموذج للاستخدام مع المركز الوطني للاستشعار تحلل متراصة إعداد نموذج لعينة جرثومية ينطوي على اتخاذ قياس الكثافة البصرية في ل 600Nm للتأكد من أن العينة ليست مركزة للغاية وذلك لتفادي انسداد القناة. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أخذ القراءة في التطوير التنظيمي ل 600Nm مع البكتيريا في وسائل الإعلام ، ويتم ذلك مع مقياس التكيف للظلام (إيبندورف مقياس التكيف للظلام ، إيبندورف العلمية المحدودة ، ويستبري ، نيويورك). تمييع العينة حتى قراءات OD تقع ضمن نطاق 0،18-0،25 A. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> العينة في جهاز الطرد المركزي 6500 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق ، وسكب وطاف. </li></ol> تحلل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> البكتيريا Resuspend في GuSCN * + 0.01 ٪ + 4 ٪ SDS بروتيناز K (0.8mg/ml). دوامة لفترة وجيزة (1ml من البكتيريا في وسائل الإعلام ينبغي أن يكون معلق في GuSCN 1ml). وأضيف بروتين كاف في حل للمساعدة في تغيير طبيعة البروتينات التي تعلق على الحمض النووي البكتيرية ويمنع DNAases وRNAases. فائدة إضافية للبروتين K هو أنه يساعد أيضا مع تحطيم البروتينات الخلوية الجدار الذي أمر مرغوب فيه لأن كلا من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام جدران الخلايا البكتيريا تحتوي على كميات كبيرة من البروتين (على الرغم من الجراثيم سلبية الغرام وعادة ما يكون المزيد من البروتين ). وبالإضافة إلى المساعدات chaotropic العازلة للبروتين كاف مع تغيير طبيعة البروتينات في حين أن المنظفات يعطل جدار الخلية. اشتريت بروتين كاف وثيوسيانات guanidinium (GuSCN) من شركة Qiagen (فالنسيا ، كاليفورنيا). تم شراؤها SDS (كبريتات الصوديوم دوديسيل) من بيرس (روكفورد ، إلينوي). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل فورا العينة في حقنة متصلة أنابيب PEEK. نضح المحقنة بحيث لا الهواء في النظام. توصيل أنابيب للnanoport والقناة. </li></ol> تم استخدام مضخة الحقن KDS100 (المصنعة من قبل العلم دينار كويتي ، Holliston ، MA) لتجارب ومعدل تدفق المستخدمة هي 450 ميكرولتر / ساعة لكافة الخطوات. تدفق القناة تحلل العينات في 450ul/hr. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جمع العينة ، والشروع في استخراج الحمض النووي عن طريق جمعية مهندسي البترول (انظر استخراج الحمض النووي البروتوكول). ملاحظة : هذه عينة جرثومية لن تحتاج لمتابعة تحميل الخطوة 2 ، حيث يتم تعليق GuSCN *. </li></ol> استخراج الحمض النووي البروتوكول إجراءات استخراج تتكون من 3 خطوات : <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بواشنطن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أزل. </li></ol> تم استخدام مضخة KDS100 حقنة (المصنعة من قبل العلم دينار كويتي ، Holliston ، MA) لتجارب ومعدل التدفق كان يستخدم 300 ميكرولتر / ساعة لكافة الخطوات. حمولة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حالة القناة مع العازلة chaotropic (GuSCN * ، guanidinium ثيوسيانات) لمدة 1-2 دقيقة قبل بدء التجربة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج العينة مع العازلة chaotropic في نسبة 1:1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدفق خليط عينة عن طريق القناة لمدة 3 دقائق. </li></ol> غسل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غسل القناة مع الإيثانول 70 ٪ لمدة 2 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> غسل القناة مع الإيثانول بنسبة 100 ٪ لمدة 2 دقيقة. </li></ol> أزل <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أزل الحمض النووي المستخرج من المياه لمدة 3 دقائق ميليبور. جمع 15 ميكرولتر من المنقى ، PCR جاهزة الحمض النووي. </li></ol> * تم استخدام GuSCN من عدة Qiagen (الاحتياطي RLT).

<ol><li>Bhattacharyya, A., Klapperich, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+and+chemical+analysis+of+plasma+and+ultraviolet-ozone+surface+treatments+for+thermal+bonding+of+polymeric+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Mechanical and chemical analysis of plasma and ultraviolet-ozone surface treatments for thermal bonding of polymeric microfluidic devices.</a> Lab Chip. 7, 876-882 (2007).</li>
</ol>

ليس لدى المؤلفين أي تعارض مصالح للإفصاح عنه.

تلفيق القنوات ميكروفلويديك الحراري

Fabrication of the Thermoplastic Microfluidic Channels

في المختبر ، وقد نجحنا في عزل الأحماض النووية مباشرة من وحدات التخزين وميكروليتر submicroliter الإنسان البول والدم والبراز باستخدام البوليمر / جسيمات متناهية الصغر تحلل الميكروسكيل المركبة واستخراج الأعمدة الصلبة المرحلة. عينات تعافى تتركز ، وعينات صغيرة الحجم التي PCRable ، من دون أي تنظيف إضافية. هنا ، ونحن لشرح كيفية تصنيع رقائق ميكروفلويديك بالحرارة باستخدام النقش الساخنة والختم الحرارة. ثم ، نحن لشرح كيفية استخدام السطح في ضوء توجه ترقيع الوضع الطبيعي والبلمرة من خلال رقاقة مختومة لتشكيل مركب الأعمدة المرحلة الصلبة. نظهر ترقيع والبلمرة عمود أنابيب / مركب البوليمر الكربون لتحلل الخلايا البكتيرية. ثم نعرض عملية تحلل تليها مرحلة الاستخراج صلبة من الأحماض النووية من العينة على الشريحة باستخدام السيليكا / عمود مركب البوليمر. البروتوكولات المرفقة تحتوي على تعليمات مفصلة حول كيفية جعل كل من تحلل والأعمدة الصلبة استخراج المرحلة.

نحن هنا لشرح كيفية صنع رقائق ميكروفلويديك بالحرارة باستخدام النقش الساخنة والختم الحرارة. ثم نحن لشرح كيفية استخدام السطح في ضوء توجه ترقيع الوضع الطبيعي والبلمرة من خلال رقاقة مختومة لتشكيل مركب الأعمدة المرحلة الصلبة.

لقد نجحنا في مختبرنا في عزل الأحماض النووية مباشرة من أحجام ميكرولترية وأجزاء من الميكرولتر من الدم والبول والبراز البشري باستخدام ...

مرحباً، اسمي عايدة بريا وقد أنهيت للتو درجة الدكتوراه من مختبر الدكتورة كاثرين KLAS هنا في جامعة بوسطن (bu). وسأقوم اليوم بشرح كيفية تصنيع جهاز ميكروفلويديك (microfluidic device) من اللدائن الحرارية باستخدام تقنية البصم الحراري الميكروي (micro hot embossing) والربط الحراري. ومن ثم سأوضح عملية عزل الأحماض النووية باستخدام طور صلب يحتوي على جزيئات السيليكا، والتي يمكن بعد ذلك استخدام الأحماض النووية المستخلصة في تضخيم PCR أو الكشف أو أي وحدة تشخيصية أخرى.مرحباً، اسمي دومينيكا كالينسكي، وأنا طالبة دراسات عليا في مختبر الأجهزة الدقيقة والمحيطات الدقيقة الطبية الحيوية بجامعة بوسطن. سأتحدث عن تكوين مونوليث تحلل من أنابيب الكربون النانوية في جهاز للموائع الدقيقة، وتكوين مونوليث لاستخلاص الطور الصلب لاستخلاص DNA في جهاز للموائع الدقيقة. سنقوم اليوم بعرض تجربة حول إنتاج وتطبيق أعمدة تحلل دقيقة وأعمدة استخلاص بالطور الصلب داخل قنوات الموائع الدقيقة المصنوعة من اللدائن الحرارية.يمكن استخدام هذه الأعمدة لتحلل الخلايا البكتيرية وعزل الأحماض النووية من ناتج التحلل الخلوي. الخطوة الأولى في هذه العملية هي تصنيع الأجهزة الموائعية الدقيقة. في البولي أوليفين الحلقي، نستخدم بوليمراً يُباع تحت الاسم التجاري xx XX six 90 R، وتصل درجة حرارة انتقال الزجاجي فيه إلى 136 °C، كما أنه شفاف للأشعة فوق البنفسجية.تعد الشفافية للأشعة فوق البنفسجية (UV) ضرورية للغاية في الكيمياء الموجهة بالضوء المستخدمة في تصنيع المونوليث المسامي داخل القنوات الموائعية الدقيقة. يتم تصنيع هذه المنصة الموائعية الدقيقة باستخدام التشكيل الحراري الدقيق والربط الحراري. في البداية، سأقوم بشرح عملية التشكيل الحراري الدقيق.نبدأ باستخدام قالب رئيسي، وهو قالب مُشكل كهربائيًا من النيكل والكوبالت، ويحتوي على الميزات السلبية أو العكسية لما هو مطلوب في المنصة الموائعية الدقيقة. لذا، نضع ألواح Zion Nex فوق الميزات التي نحتاجها على الركيزة البلاستيكية. ثم يُوضع القالب في مكبس حراري، يتم تسخينه إلى درجة حرارة تزيد بمقدار 30 درجة عن درجة حرارة الانتقال الزجاجي للبوليمر.يتم تغطية ذلك بصفيحة معدنية أخرى، ثم تُضغط بضغط يتراوح ما بين 50 إلى 500 PSI وهو قدر مناسب. وبعد مرور خمس دقائق، يمكننا تخفيف الضغط وإزالة الـ PLAs. نترك هذا ليبرد قليلاً، ثم يتم فصل الصفيحتين يدوياً وتحرير القالب من الركيزة.هذا هو مظهر الركيزة. بعد تحريرها من القالب، نقوم بحفر ثقوب بقطر 1.5 millimeter عند نهايتي القناة لتكون بمثابة آبار لإدخال وجمع العينات. بعد ذلك، يتم ربط هذه الركيزة البارزة حرارياً بقطعة بلاستيكية مسطحة أخرى لتشكيل وإغلاق الميزات الموائع دقيقة.يتم لصق كلتا القطعتين على اللوح الساخن بهذا الشكل. ثم تُخفض درجة الحرارة إلى درجة حرارة الانتقال الزجاجي للبوليمر، وهي 136 Celsius. ولإتمام عملية الترابط الحراري، توضع الصفائح المعدنية مرة أخرى في المكبس الساخن، الذي يتم تسخينه إلى درجة حرارة الانتقال الزجاجي وهي 136 degrees Celsius، ثم تُكبس معاً عند 250 PSI لمدة دقيقتين.عند درجة حرارة الانتقال الزجاجي، يبدأ البوليمر في الانصهار والالتحام معاً، وبهذه الطريقة نحصل على معالم مائعية دقيقة مغلقة. بعد مرور دقيقتين، يتم تحرير الضغط. هذا هو الشكل النهائي للجهاز المائعي الدقيق مع القنوات المغلقة ومنافذ الوصول لإدخال العينة وجمعها. سنقوم الآن بتجهيز القنوات الدقيقة لتشكيل المونوليث البوليمري المسامي.تتمثل الخطوة الأولى من هذه العملية في عملية تطعيم؛ حيث نقوم بتغيير الكيمياء السطحية للقنوات الدقيقة ومنصة Xan X six 90 R. ويعد ذلك ضرورياً لضمان الارتباط التساهمي للمونوليث البوليمري المسامي داخل القناة الدقيقة.تعد هذه العملية لتعديل السطح بمثابة عملية تطعيم، والتي تتضمن نسبة واحد إلى واحد من EDA إلى MMA مع بادئ ضوئي من benzo pheno. لذا، فإن ما أقوم به هنا هو تحضير تركيز بنسبة واحد إلى واحد من MMA وEDA في المحلول. ثم أضيف 3% من benza pheno لتمكيننا من ربط هذا المونوليث تشابكياً داخل القناة.بمجرد خلط محلول التطعيم، يتم ضخه في القناة الدقيقة، وبفعل الخاصية الشعرية يملأ المحلول القناة. وعندما تمتلئ القناة، نضعها في جهاز ربط متقاطع بالأشعة فوق البنفسجية (UV crosslinker)، حيث يتم إجراء الربط المتقاطع لمدة 10 دقائق بمستوى طاقة يبلغ 200 millijoules per centimeter squared. وبعد مرور 10 دقائق من التعرض للأشعة فوق البنفسجية، يتم شطف محلول التطعيم والقناة الدقيقة باستخدام الميثانول، ويتم ذلك عن طريق الشفط بالتفريغ.لذا، سأقوم هنا بوضع الميثانول عند أحد طرفي القناة، ثم أقوم بشطف القناة بالميثانول باستخدام vacuum. يهدف ذلك إلى إزالة أي محلول زائد لم يتبلمر. هذه مقارنة بين cyclo-ethanol و cyclin، حيث تكون جميعها تحتوي على أنابيب الكربون النانوية بتركيز 2.27 molar.سيتم تقليب السيكلين مع أنابيب الكربون النانوية لضمان توزيع متجانس لأنابيب الكربون النانوية داخل المحلول. بعد عملية التطعيم، تم تعديل الكيمياء السطحية وأصبح السطح الآن جاهزاً لتثبيت قوي للمونوليث داخل القناة الدقيقة. سأقوم الآن بوصف عملية تكوين مونوليث VICIS المكون من أنابيب الكربون النانوية.يتكون هذا من مواد جينية ومذيبات ومونومرات. العناصر الأربعة المشاركة في هذه العملية هي al to ecol، وبيوتيل ميثاكريلات، وEDMA. بالإضافة إلى ذلك، نضيف بادئاً ضوئياً حتى نتمكن من تكوين المونوليث في الموقع باستخدام بلمرة بالأشعة فوق البنفسجية UV.سأقوم بتحضير عينة بحجم 100 µL. سأسحب باستخدام الماصة 52.5 µL من ecol. يجب القيام بذلك ببطء لأن ecol مادة لزجة.بعد إضافة الـ ecol، سنقوم بإضافة أنابيب الكربون النانوية مع cyclo anol. يجب رج المزيج بقوة باستخدام جهاز الـ vortex لعدة دقائق لضمان التشتت المناسب. ومجدداً، يجب سحب الـ cyclo andal وأنابيب الكربون النانوية باستخدام الماصة ببطء لأن هذا محلول Abicus.ثم نضيف 15 µL من butyl meth Aly. وأخيراً، نضيف 10 µL من EDMA. سنقوم برج المزيج باستخدام جهاز الـ vortex لفترة وجيزة، ثم نضيف البادئ الضوئي (photo initiator) وبعد ذلك نقوم بعملية السونكة (sonicate).البادئ الضوئي الذي نضيفه هو DM PAP إلى المونوليث المسبب للتحلل. يُضاف هذا بتركيز 1.13 إلى الحجم الكلي لهذا المحلول الذي يبلغ 100 µL. وبعد إضافته، وبما أنه بادئ ضوئي، فإننا نحتاج إلى تغطية محلول المونوليث المسبب للتحلل لضمان عدم التعرض للضوء أثناء عملية السونكة.سيتم تعريض هذا الخليط للموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة بسعة 50% ودورة تشغيل 50%. وتهدف دورة التشغيل بنسبة 50% هذه إلى تجنب ارتفاع درجة حرارة المحلول بشكل مفرط. ومن الأهمية بمكان التعامل مع المحلول بسرعة فور الانتهاء من عملية سونيكة (sonication).يرجع ذلك إلى رغبتنا في ضمان تشتت متساوٍ لأنابيب الكربون النانوية في المحلول، نظراً لأننا سنقوم بنقل المحلول إلى القناة الدقيقة باستخدام الماصة. لدينا هنا محلول التحلل. مباشرة بعد عملية السونيكة وبالعمل بسرعة كبيرة، نقوم بنقل الحجم المطلوب إلى القناة الدقيقة باستخدام الخاصية الشعرية، حيث يتدفق المحلول داخل القناة.نضع هذا في جهاز الربط التشابكي لمدة 0.9 دقائق عند مستوى طاقة يبلغ 120 Millies لكل سنتيمتر مربع. بعد مرور هذه الـ 0.9 دقائق، نقوم بقلب الجهاز. ويهدف هذا القلب أساساً إلى السماح بحدوث بلمرة أكثر تجانساً وضمان توزيع أكثر توازناً لأنابيب الكربون النانوية داخل القناة.بمجرد بلمرة المونوليث وشطفه بالميثانول، لن يكون محلول المونومر داخل المونوليث شفافاً، بل سيصبح بلون أبيض زاهٍ، مع وجود نقاط سوداء صغيرة، وهي أنابيب الكربون النانوية الموجودة في المونوليث. يتم تصنيع مونوليث الاستخلاص بالطور الصلب بطريقة مشابهة لمونوليث تحلل أنابيب الكربون النانوية. هذه هي البكتيريا والمزرعة السائلة، وهنا لدينا عينة من الأوساط الغذائية الخاصة بنا.بمجرد تخفيف العينة، سننقلها باستخدام الماصة إلى أنبوب طرد مركزي ثم نقوم بإجراء عملية الطرد المركزي. بعد ذلك، نقوم بسكب الوسط مع الحرص على عدم تعكير كتلة البكتيريا المترسبة على جانب أنبوب إبندورف. ثم يتم إعادة تعليق البكتيريا في محلول يحتوي على gudo وdium وthio وSDS وprotease K. ويكون حجم gu diem thiocyanate الذي يتم نقله بالماصة مساوياً للحجم الذي كانت البكتيريا معلقة فيه.هنا، تم تعليق البكتيريا في 1 ml، لذا سأقوم بإعادة تعليق البكتيريا في 1 ml من guanidinium thiocyanate. سأضيف proteinase K؛ حيث سأضيف 45 µL وRNAs. أما المحلول الأخير الذي سأضيفه فهو SDS.بعد ذلك، يتم رج المحلول باستخدام جهاز vortex. وبعد الرج، سننقل عينة البكتيريا بواسطة الماصة إلى حقنة للاستخدام مرة واحدة. نستخدم هنا حقنة Excel للاستخدام مرة واحدة سعة 3 مل.يحتوي هذا على وصلة من نوع lure، والتي تتصل بأنابيب peak، وسنقوم بتوصيله بجهازنا عبر منافذ nano. لذا، سأقوم بنقل المحلول باستخدام الماصة إلى حقنة تستخدم لمرة واحدة. نريد القيام بعملية السحب للتأكد من عدم وجود هواء في النظام.استمر في القيام بذلك حتى تخرج قطرة أو قطرتان من الطرف الآخر. والآن بعد أن أصبح المحلول جاهزاً للتوصيل بالجهاز، سنقوم بوضع الحقنة المخصصة للاستخدام مرة واحدة على مضخة الحقن KDS، وسنصل نهاية الوصلة بجهازنا، والذي يحتوي على منافذ نانوية مثبتة على كل طرف. وهذا يضمن تحقيق اتصال محكم بالجهاز.هذه وصلات لولبية، وعادةً ما نفضل تثبيت الجهاز بشريط لاصق لضمان عدم انقلابه. سنقوم هنا بضبط معدل التدفق على 4 أو 5 mils في الساعة. هذه مضخة إزاحة، والتي ستقوم بدفع المحلول عبر المحقنة، ومن خلال الأنابيب إلى هذه الوصلة عبر القناة.وسنقوم بجمع العينة عبر منفذ النانو المخصص للخروج. يمكننا جمع الملوث باستخدام ماصة، وسيتم تمرير هذا الملوث عبر المرحلة التالية، وهي عملية استخلاص الطور الصلب لعزل الحمض النووي البكتيري من أجل عزل الأحماض النووية. يتم تهيئة الطور الصلب الذي يحتوي على جزيئات السيليكا باستخدام محلول منظم للتحلل يحتوي على guanidine thiocyanate.يتم ذلك عن طريق ملء حقنة بمحلول التحلل (lysis buffer) وتوصيلها بمضخة الحقن، حيث يتم تدفق المحلول عبر القناة بمعدل تدفق قدره 300 µL/hour. يلي ذلك تحميل العينة؛ والعينة هنا هي ناتج تحلل الخلايا البكتيرية الذي حصلنا عليه من خطوة التحلل السابقة.مرة أخرى، يتم تحميل العينة لمدة ثلاث دقائق بمعدل تدفق قدره 300 µL/h. بعد ذلك، يتم غسل القناة باستخدام ethanol بتركيز 70%، وبمعدل تدفق 300 µL/h أيضاً. تعمل خطوة الغسل هذه على إزالة جميع البروتينات الممتصة والملوثات، ويتم تجميع الفضلات من وعاء التجميع.ثم يتم استخدام الماصة بعد خطوة الغسل، التي تزيل جميع الملوثات. بعد ذلك، يتم استخلاص الحمض النووي DNA الذي ارتبط بالسيليكا في الماء. لذا، فإن هذه حقنة تحتوي على ماء نقي للغاية.يتم توصيله بالشريحة، ويُدفق الماء مرة أخرى بمعدل تدفق قدره 300 µL في الساعة، ونقوم بجمع العينة من الطرف الآخر. وتستمر هذه العملية لمدة ثلاث دقائق، حيث نجمع 15 µL من المادة، وهي عبارة عن DNA نقي في الماء، وتكون جاهزة لتفاعل PCR من أجل تصنيع الجهاز اللدائن الحرارية. ويكمن التحدي الأكبر في جانب الربط الحراري لأن عملية الربط تتم عند درجة حرارة عالية جداً، عند درجة الانتقال الزجاجي للبوليمر أو بالقرب منها، مع تسليط بعض الضغط؛ ومن ثم فإن أي تباين طفيف في الضغط أو درجة الحرارة يمكن أن يؤدي إلى محو القناة تماماً أو إحداث سد ضعيف بين الجزأين البلاستيكيين.لذا، فإن الحفاظ على درجة الحرارة والضغط الأمثل أمر بالغ الأهمية وقد يكون صعباً بعض الشيء. وتتمثل العناصر الأساسية التي تشكل تحدياً في هذه العملية في الحصول على توزيع متجانس لأنابيب الكربون النانوية في محلول المونومر الذي يتم بلمرته باستخدام الأشعة فوق البنفسجية في الموقع (in situ). وهذا يشبه إلى حد كبير التحدي المتمثل في تحقيق تشتت متجانس لجزيئات السيليكا في المونوليث البوليمري المسامي المستخدم في الاستخلاص بالطور الصلب.

fabrication-of-the-thermoplastic-microfluidic-channels

Research

JoVE Journal

Biology

علم الأحياء

المصدر: كورز، د. ل. وآخرون. منصة ميكروفلويدية لدراسة السد الحيوي في الأوساط المسامية. J. Vis. Exp. (2022)يوضح الفيديو استخدام جهاز ميكروفلويديك لدراسة تكوين الأغشية الحيوية. يتم إدخال تعليق بكتيريا في القناة الدقيقة، يتبعه الحضانة للسماح بتطور الأغشية الحيوية. ثم يستأنف التدفق، ويستخدم مراقبة الضغط مع التصوير لاكتشاف تكوين الغشاء الحيوي وانسداد المسام مع مرور الوقت.

جهاز ميكروفلويديك للتصوير في الوقت الحقيقي وتتبع الضغط أثناء تكوين الفيلم الحيوي

وقد تم تطوير منصة microchannels على واحد في رقاقة من قبل مجموعة من الفوتوليتوغرافية تقنية reflowable مقاومة للضوء، والطباعة الحجرية الناعمة، وعلى microfluidics. منصة microchannels endothelialized يحاكي ثلاثية الأبعاد (3D) هندسة في الجسم الحي microvessels، يعمل تحت رقابة تدفق نضح المستمر، ويسمح للتصوير عالية الجودة في الوقت الحقيقي، ويمكن تطبيقها للبحوث الاوعية الدموية الدقيقة.

الإجراء لتنمية متعدد عمق التعميم مستعرضة Endothelialized Microchannels على واحد في رقاقة

يمكن توجيه سوائل متجاورة تمر عبر قناة ميكروفلويدية مخدد لتشكيل غمد حول جوهر ما قبلpolymer؛ وبالتالي تحديد الشكل والمقطع العرضي. البلمرة الضوئية ، مثل كيمياء النقر على ثيول ، مناسبة تماما لترسيخ السائل الأساسي بسرعة في الألياف الدقيقة ذات الحجم والشكل المحددين مسبقا.

تصنيع ميكروفلويديك من الألياف البوليمرية والحيوية مع الحجم والشكل المصمم مسبقا

ويرد وصف بروتوكول لتصنيع أجهزة موائع جزيئية البلاستيك مع منافذ عرض شفافة لتصوير الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء.

الإجراء معدني لينة لإنتاج أجهزة موائع جزيئية البلاستيك مع عرض-منافذ شفافة للضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء

قناة موائع جزيئية مع سيديوالس تشوه يوفر التحكم بالانسياب ومعالجة الجسيمات، التخصيص البعد قناة وأخرى نقلهم بينما في الاستخدام. يصف لنا طريقة لاختلاق قناة موائع جزيئية مع سيديوالس مصنوعة من مجموعة المسامير التي يسمح بها الشكل لتغيير.

قناة موائع جزيئية إعادة التشكيل مع سيديوالس ديسكريتيزيد Pin

تتوفر طرق عدة لتلفيق القنوات الأقسام مستطيل غير مضمن في أجهزة موائع جزيئية بولي دايمثيل سيلوكسان. معظمهم من إشراك صناعة متعددة الخطوات والمحاذاة واسعة النطاق. في هذه الورقة، ويقال نهج خطوة واحدة لاختلاق القنوات موائع جزيئية للمقاطع العرضية هندسية مختلفة من بولي دايمثيل سيلوكسان النقش الرطب متسلسلة.

النهج خطوة واحدة إلى اختﻻق بولي دايمثيل سيلوكسان موائع جزيئية القنوات الأقسام الهندسية المختلفة بعمليات الحفر الرطب متسلسلة

ويصف هذا البروتوكول تصنيع أجهزة موائع جزيئية من MY133-V2000 للقضاء على القطع الأثرية التي غالباً ما تنشأ في ميكروتشانيلس بسبب الانكسار mismatching بين هياكل microchannel ومحلول مائي. يستخدم هذا البروتوكول حامل اكريليك لضغط الجهاز مغلفة، تحسين الالتصاق كيميائيا وميكانيكيا على حد سواء.

تصنيع الأجهزة المتطابقة من مؤشر الانكسار للطب الحيوي ميكروفلويديكس

هنا نقدم بروتوكول لتصميم وتصنيع الاجهزه المخصصة ميكروفلويديك مع الحد الأدنى من الاستثمار المالي والوقت. والهدف من ذلك هو تيسير اعتماد تكنولوجيات ميكروفلوريك في مختبرات البحوث الطبية الحيوية والبيئات التعليمية.

التصنيع السريع للاجهزه المخصصة Microfluidic للبحوث والتطبيقات التعليمية

الموائع الدقيقة هي أداة قوية لتطوير الاختبارات التشخيصية. ومع ذلك ، غالبا ما تكون هناك حاجة إلى معدات ومواد باهظة الثمن ، بالإضافة إلى تقنيات التصنيع والمناولة الشاقة. هنا ، نقوم بتفصيل بروتوكول تصنيع جهاز الموائع الدقيقة الأكريليك للمقايسات المناعية المغناطيسية الدقيقة والجسيمات النانوية في بيئة منخفضة التكلفة وسهلة الاستخدام.

الطحن الدقيق للتحكم العددي بالكمبيوتر لجهاز أكريليك الموائع الدقيقة مع تقييد متداخل للمقايسات المناعية المغناطيسية القائمة على الجسيمات النانوية

يصف هذا البروتوكول منصة الموائع الدقيقة لدراسة تطور الأغشية الحيوية في الوسائط المسامية شبه 2D من خلال الجمع بين التصوير المجهري عالي الدقة وقياسات فرق الضغط المتزامنة. تحدد المنصة تأثير حجم المسام ومعدلات تدفق السوائل في الوسائط المسامية على الانسداد الحيوي.

منصة الموائع الدقيقة لدراسة الانسداد الحيوي في الوسائط المسامية

تعلم تصنيع الأجهزة الميكروفلويدية الحرارية باستخدام تقنية الطبع الحراري الدقيق والربط الحراري. يوضح هذا البروتوكول عزل الأحماض النووية باستخدام استخلاص الطور الصلب للتطبيقات التشخيصية.

تلفيق القنوات ميكروفلويديك الحراري

استكشف المزيد من الفيديوهات