Pneumatisch angetriebene mikrofluidische Plattform für die Mikropartikelkonzentration

Summary

Das vorliegende Protokoll beschreibt eine pneumatische mikrofluidische Plattform, die für eine effiziente Mikropartikelkonzentration verwendet werden kann.

Abstract

Der vorliegende Artikel stellt ein Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb eines pneumatischen Ventils zur Steuerung der Partikelkonzentration unter Verwendung einer mikrofluidischen Plattform vor. Diese Plattform verfügt über ein dreidimensionales (3D) Netzwerk mit gekrümmten Fluidkanälen und drei pneumatischen Ventilen, die Netzwerke, Kanäle und Räume durch Duplexreplikation mit Polydimethylsiloxan (PDMS) erzeugen. Das Gerät arbeitet auf der Grundlage des Einschwingverhaltens einer Flüssigkeitsdurchflussrate, die von einem pneumatischen Ventil in der folgenden Reihenfolge gesteuert wird: (1) Probenbeladung, (2) Probenblockierung, (3) Probenkonzentration und (4) Probenfreigabe. Die Partikel werden durch dünne Membranschichtverformung der Siebventilplatte (Vs) blockiert und reichern sich im gekrümmten mikrofluidischen Kanal an. Das Arbeitsfluid wird durch die Betätigung von zwei Ein-/Aus-Ventilen ausgetragen. Als Ergebnis der Operation wurden alle Partikel verschiedener Vergrößerungen erfolgreich abgefangen und ausgebremst. Wenn diese Technologie angewendet wird, können der Betriebsdruck, die für die Konzentration erforderliche Zeit und die Konzentrationsrate je nach Geräteabmessungen und Partikelgrößenvergrößerung variieren.

Introduction

Aufgrund der Bedeutung der biologischen Analyse werden mikrofluidische und biomedizinische mikroelektromechanische Systeme (BioMEMS)^1,2 verwendet, um Geräte für die Reinigung und Sammlung von Mikromaterialien zu entwickeln und zu untersuchen^2,3,4. Die Partikelabscheidung wird als aktiv oder passiv kategorisiert. Aktive Fallen wurden für externe dielektrische⁵, magnetophorische⁶, auditive⁷, visuelle⁸ oder thermische

Protocol

1. Design der mikrofluidischen Plattform für die Partikelkonzentration

1. Entwerfen Sie die pneumatische mikrofluidische Plattform, bestehend aus einem pneumatischen Ventil für den Flüssigkeitsfluss im 3D-Strömungsnetzwerk und drei pneumatischen Ventilen für den Sieb- (Vs), Fluid- (Vf) und Partikel- (Vp) Ventilbetrieb (Abbildung 1).
   HINWEIS: Vs-Blöcke konzentrieren Partikel aus der Flüssigkeit, und Vf und Vp ermöglichen die Freisetzung von Flüssigkeit und Partikeln nach der Konzentration. Drei pneumatische Anschlüsse liefern Druckluft aus der Flüssigkeits-/pneumatischen Versorgungsschicht (normalerweise offen) u....

Results

Abbildung 8 zeigt die Durchflussrate der Fluidraten für einen vierstufigen Plattformbetrieb, wie in Tabelle 2 erwähnt. Die erste Stufe ist der Ladezustand (ein Zustand). Die Plattform wurde mit Flüssigkeit versorgt, wobei alle Ventile geöffnet waren, und das Arbeitsfluid (Qf) und die Partikel (Qp) sind fast identisch, da das mikrofluidische Kanalnetzwerk strukturelle Symmetrie aufweist. In der zweiten Stufe (b-Zustand) wurde Druckluft nach Vs transportiert, um die Partikel z.......

Discussion

Diese Plattform bietet eine einfache Möglichkeit, Partikel unterschiedlicher Größe zu reinigen und zu konzentrieren. Partikel werden durch pneumatische Ventilsteuerung angesammelt und freigesetzt, und es wird kein Verstopfen beobachtet, da es keine passive Struktur gibt. Mit diesem Gerät wird die Konzentration von Partikeln dreier Größen dargestellt. Der Betriebsdruck, die für die Konzentration erforderliche Zeit und die Rate können jedoch je nach Geräteabmessungen, Partikelgrößenvergrößerung und Druck bei Vs

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
1,5 mm Punktion	Selbstproduktion	Selbstproduktion	Diese Punktion wurde vorgenommen, indem ein Formenbauer auf Basis des Miltex® Produkt für Biopsie-Stanze mit Kolben (15110-15).
4 Zoll Silizium Wafer / SU-8 Form	4science	29-03573-01	4 Zoll (100) Ptype Silizium Wafer / SU-8 Form
Carboxyl Polystyrol vernetzte Partikel (24,9 μ m)	Spherotech	CPX-200-10	Konzentrierte Bead-Probe1
Durchflussmesser	Sensirion	SLI-1000	Durchflussmessung
Hochgeschwindigkeitskamera	Photron	FASTCAM Mini	Beobachtung der Konzentration
Heizplatte	Als eine	HI-1000	Heizplatte zum Aushärten von Flüssigkeit PDMS
KOVAX-SYRINGE 10 mL/Spritze	Koreavaccine	22G-10ML	Füllen Sie den mikrofluidischen Kanal mit blasenfreiem, demineralisiertem Wasser.
Labor Conona Behandler/Atmosphärisches Plasma	Electro-Technic	BD-20AC	Chip-Bonding/Atmosphärisches Plasma
Flüssiges Polydimethylsiloxan, PDMS	Dow Corning Inc.	Sylgard 184	Komponenten des Chip-Mikroskops
	Olympus	IX-81	Beobachtung der Konzentration
PEEK-Röhren	SAINT-GOBAIN PPL CORP.	AAD04103	Partikel injizieren oder sammeln
Polystyrolpartikel (4,16 μ m)	Spherotech	PP-40-10	Konzentrierte Bead-Probe3
Polystyrolpartikel (8,49 μ m)	Spherotech	PP-100-10	Konzentrierte Bead-Probe2
Druckregler/μ flucon	AMED	μ flucon	Steuerung des Luftdrucks
Der Schleudercoater	iNexus	ACE-200	verteilt das flüssige PDMS auf das SU-8-Werkzeug