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Sputter Growth and Characterization of Metamagnetic B2-ordered FeRh Epilayers

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using ...

Northeastern University

Current macro- and microfluidic approaches for the isolation of mammalian cells are limited in both efficiency and purity. In order to design a robust platform for the enumeration of a target cell population, high collection efficiencies are required. Additionally, the ability to isolate pure populations with minimal biological perturbation and efficient off-chip recovery will enable subcellular analyses of these cells for applications in personalized medicine. Here, a rational design approach for a simple and efficient device that isolates target cell populations via magnetic tagging is presented. In this work, two magnetophoretic microfluidic device designs are described, with optimized dimensions and operating conditions determined from a force balance equation that considers two dominant and opposing driving forces exerted on a magnetic-particle-tagged cell, namely, magnetic and viscous drag. Quantitative design criteria for an electromagnetic field displacement-based approach are presented, wherein target cells labeled with commercial magnetic microparticles flowing in a central sample stream are shifted laterally into a collection stream. Furthermore, the final device design is constrained to fit on standard rectangular glass coverslip (60 (L)Ã—24 (W)Ã—0.15 (H) mm(3)) to accommodate small sample volume and point-of-care design considerations. The anticipated performance of the device is examined via a parametric analysis of several key variables within the model. It is observed that minimal currents (<500 mA) are required to generate magnetic fields sufficient to separate cells from the sample streams flowing at rate as high as 7 mlâˆ•h, comparable to the performance of current state-of-the-art magnet-activated cell sorting systems currently used in clinical settings. Experimental validation of the presented model illustrates that a device designed according to the derived rational optimization can effectively isolate (âˆ¼100%) a magnetic-particle-tagged cell population from a homogeneous suspension even in a low abundance. Overall, this design analysis provides a rational basis to select the operating conditions, including chamber and wire geometry, flow rates, and applied currents, for a magnetic-microfluidic cell separation device.

Computational design optimization for microfluidic magnetophoresis.

Las c&#xE9;lulas son de inter&#xE9;s biom&#xE9;dico, a pesar de su importancia funcional, a menudo se presentan en cantidades muy peque&#xF1;as. Por lo tanto el an&#xE1;lisis y el aislamiento de c&#xE9;lulas raras que antes eran inaccesibles, como la perif&#xE9;rica de c&#xE9;lulas madre hematopoy&#xE9;ticas, c&#xE9;lulas progenitoras endoteliales o las c&#xE9;lulas tumorales circulantes, requieren de procedimientos eficaces, sensible y espec&#xED;fica que no comprometan la viabilidad de las c&#xE9;lulas. El estudio actual se basa en trabajos anteriores en un dise&#xF1;o racional de microfluidos magnetophoretic plataforma de separaci&#xF3;n de c&#xE9;lulas capaces de caudales de 240 l min (-1). La prueba de concepto se llev&#xF3; a cabo primero con c&#xE9;lulas MCF-7 (1-1000 total de c&#xE9;lulas) en la c&#xE9;lula diana rara dispar&#xF3; en altas concentraciones de c&#xE9;lulas Raji no son objeto de linfocitos B (~ 10 (6) el total de c&#xE9;lulas). Estos experimentos conducir a la creaci&#xF3;n de una separaci&#xF3;n im&#xE1;n basado para el aislamiento de 50 c&#xE9;lulas MCF-7 directamente de la sangre entera. Los resultados muestran una eficiencia de recolecci&#xF3;n superior al 85%, con una pureza de m&#xE1;s del 90%. A continuaci&#xF3;n, residentes en las c&#xE9;lulas progenitoras endoteliales y las c&#xE9;lulas madre hematopoy&#xE9;ticas est&#xE1;n directamente aislado de la sangre humana en su conjunto de una manera r&#xE1;pida y eficiente (&#x26;gt; 96%). Las dos poblaciones de c&#xE9;lulas podr&#xED;a ser al mismo tiempo aislado y, a trav&#xE9;s de la tinci&#xF3;n de inmunofluorescencia, identificados individualmente y se enumeran. En general, el dispositivo presentado ilustra una plataforma viable para la separaci&#xF3;n de alta pureza, eficiente, y la recogida r&#xE1;pida de las poblaciones de c&#xE9;lulas raras directamente a partir de muestras de sangre entera.

Cl&#xED;nicamente relevante de aislamiento de microfluidos Magnetophoretic de Rare-poblaciones de c&#xE9;lulas para aplicaciones de diagn&#xF3;stico y terap&#xE9;utica

&#x7EC6;&#x80DE;&#x751F;&#x7269;&#x533B;&#x5B66;&#x611F;&#x5174;&#x8DA3;&#x7684;&#x662F;&#xFF0C;&#x5C3D;&#x7BA1;&#x5176;&#x529F;&#x80FD;&#x7684;&#x610F;&#x4E49;&#xFF0C;&#x5F80;&#x5F80;&#x5B58;&#x5728;&#x4E8E;&#x975E;&#x5E38;&#x5C0F;&#x7684;&#x6570;&#x5B57;&#x3002;&#x56E0;&#x6B64;&#x4EE5;&#x524D;&#x65E0;&#x6CD5;&#x8FDB;&#x5165;&#x7F55;&#x89C1;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#xFF0C;&#x4F8B;&#x5982;&#x5916;&#x5468;&#x8840;&#x9020;&#x8840;&#x5E72;&#x7EC6;&#x80DE;&#x3001; &#x5185;&#x76AE;&#x7956;&#x7EC6;&#x80DE;&#x6216;&#x5FAA;&#x73AF;&#x80BF;&#x7624;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x5206;&#x79BB;&#x4E0E;&#x5206;&#x6790;&#xFF0C;&#x9700;&#x8981;&#x9AD8;&#x6548;&#x3001; &#x654F;&#x611F;&#x548C;&#x7279;&#x5B9A;&#x7684;&#x7A0B;&#x5E8F;&#xFF0C;&#x4E0D;&#x4F1A;&#x635F;&#x5BB3;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x6D3B;&#x529B;&#x3002;&#x76EE;&#x524D;&#x7684;&#x7814;&#x7A76;&#x57FA;&#x7840;&#x4E0A;&#x4EE5;&#x524D;&#x7684;&#x5DE5;&#x4F5C;&#xFF0C;&#x8BBE;&#x8BA1;&#x5408;&#x7406;&#x7684;&#x5FAE;&#x6D41;&#x63A7; magnetophoretic &#x7EC6;&#x80DE;&#x5206;&#x79BB;&#x5E73;&#x53F0;&#x4E0A;&#x80FD;&#x591F; 240 &mu;L min(-1) &#x7684;&#x541E;&#x5410;&#x91CF;&#x3002;&#x6982;&#x5FF5;&#x8BC1;&#x660E;&#x9996;&#x5148;&#x8FDB;&#x884C;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x98D9;&#x5347;&#x5230;&#x9AD8;&#x6D53;&#x5EA6;&#x7684; Raji b &#x6DCB;&#x5DF4;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7B3C;&#x7EDF;&#x7684;&#x5355;&#x5143;&#x683C; &#xFF08;&sim;10(6) &#x603B;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#xFF09; &#x7684;&#x7F55;&#x89C1;&#x76EE;&#x6807;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x4F7F;&#x7528; MCF-7 &#xFF08;1-1000&#x5E74;&#x603B;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#xFF09;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E9B;&#x5B9E;&#x9A8C;&#x5BFC;&#x81F4;&#x7684; 50 mcf-7 &#x7EC6;&#x80DE;&#x5206;&#x79BB;&#x57FA;&#x4E8E;&#x78C1;&#x94C1;&#x7684;&#x5206;&#x79BB;&#x7684;&#x5EFA;&#x7ACB;&#x76F4;&#x63A5;&#x4ECE;&#x5168;&#x8840;&#x3002;&#x7ED3;&#x679C;&#x663E;&#x793A;&#x96C6;&#x5408;&#x7684;&#x6548;&#x7387;&#x5927;&#x4E8E; 85%&#xFF0C;90%&#x4EE5;&#x4E0A;&#x7684;&#x7EAF;&#x5EA6;&#x3002;&#x63A5;&#x4E0B;&#x6765;&#xFF0C;&#x9A7B;&#x5730;&#x5185;&#x76AE;&#x7956;&#x7EC6;&#x80DE;&#x548C;&#x9020;&#x8840;&#x5E72;&#x7EC6;&#x80DE;&#x662F;&#x76F4;&#x63A5;&#x4ECE;&#x6574;&#x4E2A;&#x4EBA;&#x7C7B;&#x8840;&#x6DB2;&#x4E2D;&#x4E00;&#x79CD;&#x5FEB;&#x901F;&#x548C;&#x9AD8;&#x6548;&#x7684;&#x65B9;&#x5F0F;&#x5206;&#x79BB; (&gt; 96%)&#x3002;&#x8FD9;&#x4E24;&#x4E2A;&#x5355;&#x5143;&#x683C;&#x4EBA;&#x53E3;&#x53EF;&#x80FD;&#x4F1A;&#x540C;&#x65F6;&#x9694;&#x79BB;&#xFF0C;&#x901A;&#x8FC7;&#x514D;&#x75AB;&#x8367;&#x5149;&#x67D3;&#x8272;&#xFF0C;&#x5355;&#x72EC;&#x786E;&#x5B9A;&#x548C;&#x5217;&#x4E3E;&#x3002;&#x603B;&#x4F53;&#x800C;&#x8A00;&#xFF0C;&#x63D0;&#x51FA;&#x7684;&#x8BBE;&#x5907;&#x8BF4;&#x660E;&#x4E86;&#x53EF;&#x884C;&#x5206;&#x79BB;&#x5E73;&#x53F0;&#x4E3A;&#x7EAF;&#x5EA6;&#x9AD8;&#x3001; &#x6548;&#x7387;&#x9AD8;&#x548C;&#x76F4;&#x63A5;&#x6765;&#x81EA;&#x5168;&#x8840;&#x6837;&#x54C1;&#x7684;&#x7F55;&#x89C1;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7FA4;&#x4F53;&#x7684;&#x5FEB;&#x901F;&#x96C6;&#x5408;&#x3002;

&#x4E34;&#x5E8A;&#x76F8;&#x5173;&#x5FAE;&#x6D41;&#x63A7; magnetophoretic &#x9694;&#x79BB;&#x7684;&#x7F55;&#x89C1;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7FA4;&#x4F53;&#x5BF9;&#x4E8E;&#x8BCA;&#x65AD;&#x548C;&#x6CBB;&#x7597;&#x76D1;&#x6D4B;&#x7684;&#x5E94;&#x7528;&#x7A0B;&#x5E8F;&#x3002;

Cells of biomedical interest are, despite their functional significance, often present in very small numbers. Therefore the analysis and isolation of previously inaccessible rare cells, such as peripheral hematopoietic stem cells, endothelial progenitor cells, or circulating tumor cells, require efficient, sensitive, and specific procedures that do not compromise the viability of the cells. The current study builds on previous work on a rationally designed microfluidic magnetophoretic cell separation platform capable of throughputs of 240 Î¼L min(-1). Proof-of-concept was first conducted using MCF-7 (1-1000 total cells) as the target rare cell spiked into high concentrations of Raji B-lymphocyte nontarget cells (âˆ¼10(6) total cells). These experiments lead to the establishment of a magnet-based separation for the isolation of 50 MCF-7 cells directly from whole blood. Results show an efficiency of collection greater than 85%, with a purity of over 90%. Next, resident endothelial progenitor cells and hematopoietic stem cells are directly isolated from whole human blood in a rapid and efficient fashion (>96%). Both cell populations could be simultaneously isolated and, via immunofluorescent staining, individually identified and enumerated. Overall, the presented device illustrates a viable separation platform for high purity, efficient, and rapid collection of rare cell populations directly from whole blood samples.

Clinically relevant microfluidic magnetophoretic isolation of rare-cell populations for diagnostic and therapeutic monitoring applications.

Les cellules d&#x26;#39;int&#xE9;r&#xEA;t biom&#xE9;dical sont, malgr&#xE9; leur importance fonctionnelle, souvent pr&#xE9;sents dans de tr&#xE8;s petits nombres. C&#x26;#39;est pourquoi l&#x26;#39;analyse et l&#x26;#39;isolement des cellules rares jusque-l&#xE0; inaccessibles, comme p&#xE9;riph&#xE9;riques des cellules souches h&#xE9;matopo&#xEF;&#xE9;tiques, les cellules prog&#xE9;nitrices endoth&#xE9;liales ou des cellules tumorales circulantes, n&#xE9;cessitent des proc&#xE9;dures efficaces, sensible et sp&#xE9;cifique qui ne compromettent pas la viabilit&#xE9; des cellules. L&#x26;#39;&#xE9;tude actuelle s&#x26;#39;appuie sur des travaux ant&#xE9;rieurs sur une plate-forme microfluidique con&#xE7;u de fa&#xE7;on rationnelle la cellule MAGNETOPHORETIQUE s&#xE9;paration capable de d&#xE9;bits de 240 min ul (-1). Proof-of-concept a &#xE9;t&#xE9; effectu&#xE9;e &#xE0; l&#x26;#39;aide MCF-7 (1-1000 nombre total de cellules) que la cellule cible rare surcharg&#xE9;s dans des concentrations &#xE9;lev&#xE9;es de cellules Raji non cibl&#xE9;s des lymphocytes B (~ 10 (6) nombre total de cellules). Ces exp&#xE9;riences conduisent &#xE0; la mise en place d&#x26;#39;une s&#xE9;paration magn&#xE9;tique &#xE0; base pour l&#x26;#39;isolement de 50 cellules MCF-7 directement &#xE0; partir de sang total. Afficher les r&#xE9;sultats une efficacit&#xE9; de collecte sup&#xE9;rieure &#xE0; 85%, avec une puret&#xE9; de plus de 90%. Ensuite, r&#xE9;sidents cellules prog&#xE9;nitrices endoth&#xE9;liales et les cellules souches h&#xE9;matopo&#xEF;&#xE9;tiques sont directement isol&#xE9; &#xE0; partir de sang humain total dans une mani&#xE8;re rapide et efficace (&#x26;gt; 96%). Les deux populations de cellules pourrait &#xEA;tre &#xE0; la fois isol&#xE9; et, par l&#x26;#39;interm&#xE9;diaire d&#x26;#39;immunofluorescence, identifi&#xE9;s individuellement et &#xE9;num&#xE9;r&#xE9;. Dans l&#x26;#39;ensemble, le dispositif pr&#xE9;sent&#xE9; illustre une plate-forme viable pour la s&#xE9;paration de haute puret&#xE9;, efficace, et la collecte rapide des populations de cellules rares directement &#xE0; partir d&#x26;#39;&#xE9;chantillons de sang total.

Cliniquement isolement microfluidique MAGNETOPHORETIQUE de Rare-populations de cellules pour les applications de surveillance diagnostiques et th&#xE9;rapeutiques

Zellen von biomedizinischen Interesse sind, trotz ihrer funktionalen Bedeutung, oft in sehr geringen Mengen vorhanden. Daher verlangen die Analyse und die Isolierung von zuvor unzug&auml;nglichen seltene Zellen, wie peripheren h&auml;matopoetischen Stammzellen, endothelialen Vorl&auml;uferzellen oder zirkulierende Tumorzellen, effiziente, empfindliche und spezifische Verfahren, die die Lebensf&auml;higkeit der Zellen nicht gef&auml;hrden. Die aktuelle Studie baut auf fr&uuml;heren Arbeiten auf eine rational konzipierte mikrofluidische Magnetophoretic Zelle Trennung Plattform Durchs&auml;tze 240 &mu;L min(-1). Proof-of-Concept wurde zuerst mit MCF-7 (1-1000 Gesamt Zellen) als die seltenen Zielzelle Pfennigabsatz in hohen Konzentrationen von Raji B-lymphocyte nontarget Zellen (&sim;10(6) gesamt) durchgef&uuml;hrt. Diese Experimente f&uuml;hren zu die Einrichtung einer Magnet-basierte Trennung f&uuml;r die Isolierung von 50 MCF-7 Zellen direkt aus Vollblut. Ergebnisse zeigen einen Wirkungsgrad von Sammlung mehr als 85 %, mit einer Reinheit von &uuml;ber 90 %. N&auml;chste, wohnhaft endothelialen Vorl&auml;uferzellen und hematopoietic Stammzellen sind direkt aus dem ganzen menschlichen Blut auf schnelle und effiziente Weise isoliert (&gt; 96 %). Beide Populationen Zelle k&ouml;nnte gleichzeitig isoliert und &uuml;ber Immunfluoreszenz-F&auml;rbung, einzeln identifiziert und aufgez&auml;hlt. Insgesamt zeigt das vorgestellte Ger&auml;t eine praktikable Trennung Plattform f&uuml;r hohe Reinheit, effizient, und schnelle Sammlung von seltenen Zelle Bev&ouml;lkerungen direkt von Vollblutproben.

Klinisch relevante mikrofluidische Magnetophoretic Isolierung seltene-Zell-Populationen f&uuml;r diagnostische und therapeutische &Uuml;berwachungsanwendungen.

Sono cellule di interesse biomedico, nonostante la loro importanza funzionale, spesso presente in numero molto piccolo. Pertanto, l&#39;analisi e l&#39;isolamento di cellule rare precedentemente inaccessibili, quali cellule staminali ematopoietiche periferiche, le cellule progenitrici endoteliali o circolanti cellule tumorali, richiedono procedure efficienti, sensibile e specifiche che non compromettono la vitalit&agrave; delle cellule. L&#39;attuale studio si basa sul precedente lavoro su una microfluidica razionalmente progettati magnetophoretic cella separazione piattaforma capace di velocit&agrave; di 240 &micro; l min(-1). Proof-of-concept prima &egrave; stata condotta utilizzando MCF-7 (1-1000 cellule totali) come la cella di destinazione rara a spillo in alte concentrazioni di Raji B-lymphocyte del nontarget cellule (&sim;10(6) totale). Questi esperimenti portano alla creazione di una separazione basata sul magnete per l&#39;isolamento di 50 cellule MCF-7 direttamente da sangue intero. I risultati mostrano un&#39;efficienza di raccolta superiore all&#39;85%, con una purezza superiore al 90%. Sono direttamente le cellule progenitrici endoteliali successivo, residente e cellule staminali isolate da sangue umano intero in maniera rapida ed efficiente (&amp;gt; 96%). Entrambe le popolazioni delle cellule potrebbero essere contemporaneamente isolate e, tramite colorazione di immunofluorescenza, singolarmente identificate ed enumerate. Nel complesso, il dispositivo presentato illustra una piattaforma valida separazione per elevata purezza, efficiente e la rapida raccolta di popolazioni di cellule rare direttamente da campioni di sangue intero.

Clinicamente rilevanti microfluidica magnetophoretic isolamento di popolazioni di rare cellule per applicazioni di monitoraggio diagnostiche e terapeutiche.

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&#xC784;&#xC0C1; &#xAD00;&#xB828; &#xACB0;&#xD569; magnetophoretic &#xC808;&#xC5F0; &#xC9C4;&#xB2E8; &#xD558; &#xACE0; &#xCE58;&#xB8CC; &#xBAA8;&#xB2C8;&#xD130;&#xB9C1; &#xC751;&#xC6A9; &#xD504;&#xB85C;&#xADF8;&#xB7A8;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xB4DC;&#xBB38; &#xC140; &#xC778;&#xAD6C;&#xC758;.

Article	Year
Computational design optimization for microfluidic magnetophoresis. Biomicrofluidics\| PubMed ID: 21526007	2011
Clinically relevant microfluidic magnetophoretic isolation of rare-cell populations for diagnostic and therapeutic monitoring applications. Analytical chemistry\| PubMed ID: 22240089	2012

Laura H. Lewis

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