Name: Kapillar-basierten Kreisel Mikrofluidik-Vorrichtung zur Größe steuerbare Bildung von monodispersen Mikrotröpfchen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 20 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung monodisperser Mikrotröpfchen mit einer kapillar-basierten zentrifugalen Mikrofluidik-Vorrichtung. Diese Methode ermöglicht präzise Größenkontrolle für biochemische Analysen mit minimalem Probenverbrauch.

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Diese Arbeit wurde unterstützt durch den PRESTO Forschungsbereich "Design and Control of Cellular Functions" der Japan Science and Technology Agency (JST), ein Grant-in-Aid für die wissenschaftliche Forschung in innovativen Bereichen "Molekulare Robotik" (Projekt Nr. 24104002) vom Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie (MEXT), Japan, Grant-in-Aid für junge Wissenschaftler (A) (Projekt Nr. 24680033) und Wissenschaftliche Forschung (B) (Projekt Nr. 26280097) von der Japan Society for die Promotion of Science (JSPS) und den Kurs "Creative Design for Bioscience and Biotechnology" der School of Bioscience and Biotechnology an der Tokyo Tech.

1. Herstellung eines Kapillar-basierte Mikrofluidikvorrichtung <ol><li> Einrichten der Halter Hinweis: Die Halterdesign ist in 2A dargestellt. <ol><li> Schneiden Sie jede der vier Scheiben der Halter (2A (i) - (iv)) von 2 mm dicken Polyacetal Kunststoffplatte eine Fräsmaschine. Verwenden Sie die folgenden Dimensionen für jede der vier Scheiben des Inhabers: (i) Disc 1 Durchmesser 8,5 mm, Kapillar-Loch (CH) Durchmesser 1,3 mm, Schraubenloch (SH) Durchmesser 1,8 mm; (Ii) Scheibe 2 Durchmesser 8,7 mm, CH Durchmesser 2,0 mm, SH Durchmesser 1,8 mm; (Iii) Scheibe 3 Durchmesser 8,7 mm, CH Durchmesser 0,5 mm, SH Durchmesser 1,8 mm; und (iv) Scheibe 4 Durchmesser 9,1 mm, CH Durchmesser 1,0 mm, SH Durchmesser 1,8 mm. </li><li> Montieren Sie die Halter mit M2 × 40 Schrauben (2B). Ein unterer Teil des Halters (2B) aus der Platte 1 und der Scheibe 2 in 2A (i), (ii) und einem oberen Teil (Figure 2B) des Halters besteht aus der Scheibe 3 und der Scheibe 4 in Figur 2A (iii), (iv). <ol><li> Den unteren Teil des Halters konstruieren, legen Sie die Schraube in drei SH jeder Scheibe 1 und 2 die Schrauben verkürzen, indem ein Stück der Gewindeabschnitt klemm ab. Halten Sie die Schraubenlänge bei 0,9 cm (die gleiche Länge wie das Unterteil des Halters). </li><li> Um den oberen Teil des Halters konstruieren, legen Schrauben in die beiden SH jeder Scheibe 3 und 4 die Schrauben verkürzen, indem ein Stück der Gewindeabschnitt klemm ab. Halten Sie die Schraubenlänge bei 0,7 cm (die gleiche Länge wie der obere Teil des Halters). </li><li> Die Halterung montieren, kommen Sie mit den unteren und oberen Teile des Halters eine lange Schraube. Hinweis: Halten Sie die Länge der einzelnen Teile des Halters genau: der untere Teil ist 0,9 cm; der obere Teil ist 0,7 cm (2B). </li></ol></li></ol></li><li> Die Herstellung der Glaskapillaren <ol><li> Verwenden zwei Arten von Glaskapillaren: eine innere Glaskapillare (Außendurchmesser (OD) / Innendurchmesser (ID): 1,0 / 0,6 mm), und eine äußere Glaskapillare (OD / ID: 2,0 / 1,12 mm). </li><li> Verwenden Sie einen Glasschneider den äußeren Glas Kapillare in drei gleiche Teile zu teilen und dann die Glasschneider verwenden, um die innere Glaskapillare in zwei gleiche Teile zu teilen. </li><li> Schärfen jeder geteilten inneren und äußeren Glaskapillaren mit einer Glaskapillare Magnet (3A). Stellen Sie das Gewicht des Zieh bei max. Stellen Sie den Wärmeniveau des Zieh bei 60 Grad für die äußere Glas Kapillare und 70 Grad für die innere Kapillare. schärfen vorsichtig das Glas Kapillare. <ol><li> Halten Sie die Länge der Spitze innerhalb der verengten Teil der Glaskapillare: die innere Kapillare ist 1,5-1,8 cm; die äußere Kapillare 0,8-1,0 cm (3C). Wenn diese Länge kürzer oder länger als die beschriebene Länge handelt, sollten Sie Wärmeniveau des Zieh einzustellen. </li></ol></li><li> Fix die inneren oder äußeren Glas Kapillaren zur Mikroschmiede stehen mit Klebeband (3B). </li><li> Schneiden Sie die Spitze der Glaskapillare weg mit der Mikroschmiede in drei Schritten (3B): (i) berühren die Spitze der Glaskapillare auf die Glasperlen auf einem Platindraht, (ii) erwärmen, um die Platindraht auf einem Fuß von Schritt Schalter für 1-2 sec, und (iii) nach 1-2 sec, durch Kühlen der Platindraht der Spitze der Glaskapillare abgeschnitten. <ol><li> Anpassen der Durchmesser der inneren (d i) und äußeren (d o) Kapillaröffnungen sind. Der Öffnungsdurchmesser der inneren Glas Kapillare 5, 10, und 20 &amp; mgr; m (d i = 5,10, 20 &amp; mgr; m) und der Außen Glaskapillare (d o) ist 60 &amp; mgr; m (d o = 60 &amp; mgr; m) in diesem Experiment. Hinweis: Die Glaskapillare stehen zur Verfügung. Wiederholen Sie die Herstellung des Glas Kapillarsystemer Jahren. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Verfahren zur Erzeugung von W / O-Mikrotröpfchen <ol><li> Füllen Sie eine äußere Glas Kapillare mit ölhaltigen Tensid. Die Mischung aus Öl und Tensid Hexadecan, enthaltend 2% (w / w) Sorbitanmonooleat in diesem Experiment (4A). Hinweis: Es gibt viele Kombinationen von Ölen und Tensiden (beispielsweise Ölen oder kohlensäurehaltigem fluorierten sein können; Tenside können ionische, nichtionische oder Fluorchemikalie). <ol><li> Einzuführen 10 ul Hexadecan Sorbitanmonooleat in einen äußeren Glaskapillare. In 4A ist der Öffnungsdurchmesser des äußeren Glaskapillare (d o) 60 &amp; mgr; m (d o = 60 um). Um die Öffnung der Glaskapillare einstellen, kehren zu den Schritten 1.2.4-1.2.5. </li></ol></li><li> Stellen Sie die äußere Kapillare in den unteren Teil des Halters (4B). </li><li> Draw etwa 0,1 &amp; mgr; l einer wässrigen Lösung in eine innere Glaskapillare (4C) durch Kapillarwirkung. In 4C ist der Öffnungsdurchmesser des inneren Glaskapillare (d i) 10 &amp; mgr; m (d i 10 &amp; mgr; m =). Um die Öffnung der Glaskapillare einstellen, kehren zu den Schritten 1.2.4-1.2.5. </li><li> Stellen Sie die innere Kapillare in dem oberen Teil des Halters (4D-a). Legen Sie die innere Kapillare in die äußere Kapillare (4D-a). Mit Blick auf den weißen Punkt-Kreis, wie in Figur 4D-a, beobachten die Position der inneren Kapillare innerhalb der äußeren Kapillare (Innendurchmesser der äußeren Kapillare (w) = 130 um) (4D-b, c) unter Verwendung eines digitalen Mikroskops . Die Position der inneren Kapillare in der äußeren Kapillare muss w = 100-150 &amp; mgr; m eingestellt werden. Hinweis: Um die Position der inneren ändernKapillare in der äußeren Kapillare Sie bitte die Schraube im oberen Teil der Halterung drehen. Dadurch kann Abstand w genau gesteuert werden. </li><li> Einzuführen 100 ul Hexadecan Sorbitanmonooleat (2% w / w) in den Boden eines 1,5 ml Mikroröhrchen Probe. Installieren Sie die Halterung, mit der inneren und äußeren Kapillaren, in der Probe Mikroröhrchen (4E-a). Achten Sie darauf, die äußere Kapillare zu überprüfen, damit es von der Luft-Öl-Grenzfläche entfernt (4E-b). </li><li> Zentrifugieren Sie die Probe Mikroröhrchen ein Tischschwing-out-Typ Mini-Zentrifuge mit einer Dichte von 1,600 g für 1-2 sec unter Verwendung von Mikrotröpfchen (4F) zu erzeugen. Führen Sie alle Experimente bei RT. Hinweis: Verwenden Sie eine Schwing-out-Zentrifuge. Ein Tropfen können mit einer Seitenwand des Probenmikroröhre kollidieren und zerfallen, wenn ein Festwinkel-Zentrifugentyp verwendet wird. </li><li> auszuarbeiten langsam die W / O-Tröpfchen mit einer Pipette und dann legte sie auf ein Glas sLiDE. </li><li> Machen Sie Bilder der Mikrotröpfchen erzeugt ein digitales Mikroskop (Vergrößerung 200X). </li></ol>

<ol><li>Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+in+droplets+in+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.%2C+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Reactions in droplets in microfluidic channels.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 45 (44), 7336-7356 (2006).</li>
<li>Huebner, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microdroplets%3A+a+sea+of+applications%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Microdroplets: a sea of applications?</a> Lab Chip. 8, 1244-1254 (2008).</li>
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<li>He, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+encapsulation+of+single+cells+and+subcellular+organelles+into+picoliter-+and+femtoliter-volume+droplets%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Selective encapsulation of single cells and subcellular organelles into picoliter- and femtoliter-volume droplets.</a> Anal. Chem. 77 (6), 1539-1544 (2005).</li>
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<li>Utada, A. S., Nieves, A. F., Stone, H. A., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dripping+to+jetting+transitions+in+coflowing+liquid+streams%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dripping to jetting transitions in coflowing liquid streams.</a> Phys. Rev. Lett. 99 (9), 094502(2007).</li>
<li>Cramer, C., Fischer, P., Windhab, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drop+formation+in+a+co-flowing+ambient+fluid%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">Drop formation in a co-flowing ambient fluid.</a> Chem. Eng. Sci. 59 (15), 3045-3058 (2004).</li>
<li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+dispersions+using+%26%2334%3Bflow-focusing%26%2334%3B+in+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Formation of dispersions using &#34;flow-focusing&#34; in microchannels.</a> Appl. Phys. Lett. 82, 364-366 (2003).</li>
<li>Takeuchi, S., Garstecki, P., Weibel, D. B., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+axisymmetric+flow-focusing+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">An axisymmetric flow-focusing microfluidic device.</a> Adv. Mater. 17 (8), 1067-1072 (2005).</li>
<li>Thorsen, T., Roberts, R. W., Arnold, F. H., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+pattern+formation+in+a+vesicle-generating+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dynamic pattern formation in a vesicle-generating microfluidic device.</a> Phys. Rev. Lett. 86 (18), 4163-4166 (2001).</li>
<li>Yamashita, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+monodisperse+cell-sized+microdroplets+using+a+centrifuge-based+axisymmetric+co-flowing+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biosci.+Biotech%22%5BJournal%5D)">Generation of monodisperse cell-sized microdroplets using a centrifuge-based axisymmetric co-flowing microfluidic device.</a> J. Biosci. Biotech. 119 (4), 492-495 (2015).</li>
<li>Maeda, K., Onoe, H., Takinoue, M., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+synthesis+of+3D+multi-compartmental+particles+with+centrifuge-based+microdroplet+formation+from+a+multi-barrelled+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled synthesis of 3D multi-compartmental particles with centrifuge-based microdroplet formation from a multi-barrelled capillary.</a> Adv. Mater. 24 (10), 1340-1346 (2012).</li>
</ol>

Es werden keine Interessenkonflikte deklariert.

Mit diesem Gerät wurden die monodisperse W / O-Mikrotröpfchen, die durch Plateau-Rayleigh Instabilität einer Jet-Strömung 17. Die mikroskopische Untersuchung ergab die Anwesenheit von Satellitentröpfchen. Bei der Herstellung der Vorrichtung sind drei kritischen Schritte wesentlichen erfolgreich monodisperse W / O-Mikrotröpfchen erzeugen. Zuerst wird eine gerade Strömung von Öl enthaltenden Tensid und wäßriger Lösung, die Kapillarlöcher vier Scheiben zu liefern, müssen in einem konzentrischen Muster angeordnet...

W / O-Mikrotröpfchen 1-5 haben viele wichtige Anwendungen für die Untersuchung der Biochemie und Biotechnologie, einschließlich Proteinsynthese 6, Proteinkristallisation 7, Emulsion PCR 8,9, Zellverkapselung 10 und Konstruktion künstlicher zellenartigen Systemen 5,6. W / O-Mikrotröpfchen für diese Anwendungen, wichtige Kriterien sind Kontrolle der Größe und Monodispersibilität der W / O-Mikrotröpfchen zu erzeugen. Mikrofluidik-Vorrichtungen zur Herstellung von monodispersen, Größe steuerbare W / O-Mikrotröpfchen 11 werden auf der Basis der Co-fließenden Verfahren 12,13, Fließfokussierungsverfahren 14,15, und der T-Kreuzung Verfahren 16 in Mikrokanälen. Obwohl diese Verfahren hoch monodisperse W / O-Mikrotröpfchen erzeugen, benötigt die Mikroprozess komplizierte Handhabung und spezielle Techniken für die Herstellung von Mikrokanälen, und erfordert auch eine große Menge der Probenlösung gegeben (mindestens mehrere hundert81; l) wegen der unvermeidlichen Totvolumen in den Spritzenpumpen und Röhren, die die Probenlösung auf die Mikrokanäle führen. Somit ist eine einfach zu bedienende und Totraumvorrichtung Verfahren zur Erzeugung monodisperser W / O-Mikrotröpfchen erforderlich ist. Dieses Papier, zusammen mit Videos von experimentellen Verfahren, beschreibt eine Kreisel Kapillare basierten axialsymmetrischen co fließende Mikrofluidvorrichtung 17 zur Erzeugung zellgroßen, monodisperse W / O-Mikrotröpfchen (Abbildung 1). Diese einfache Methode erzielt Größe Monodispersität und Größe Steuerbarkeit. Es erfordert nur eine Tischplatte Mini-Zentrifuge und eine Kapillare basierenden achsensymmetrische zusammen fließt in einer Sampling-Mikroröhrchen befestigt Mikrofluidik-Vorrichtung. Unsere Methode benötigt nur ein sehr kleines Volumen (0,1 ul) und verschwenden keine wesentliche Volumen der Probe.

<table><tbody><tr><td>2 mm dicke Polyacetal-Kunststoffplatte</td><td>Werkzeug</td><td>Nikkyo Technos, Co., Ltd. (Japan)</td><td>244-6432-08</td></tr><tr><td>Fräsmaschine</td><td>Werkzeug</td><td>Roland DG Co., Ltd. (Japan)</td><td>MDX-40A</td></tr><tr><td>Schaftfräser RSE230-0,5 * 2,5</td><td>Werkzeug</td><td>NS Tool Co., Ltd. (Japan)</td><td>01-00644-00501</td></tr><tr><td>M2*40 Schrauben</td><td>Werkzeug</td><td>Jujo Synthetische Chemie Labo. (Japan)</td><td>Artikel-Nr.: 0001-024</td></tr><tr><td>Glaskapillarabzieher</td><td></td><td>Narishige (Japan)</td><td>PC-10</td></tr><tr><td>Microforge</td><td>Werkzeug</td><td>Narishige (Japan)</td><td>MF-900</td></tr><tr><td>Inneres Glaskapillarwerkzeug</td><td></td><td>Narishige (Japan)</td><td>G-1</td></tr><tr><td>Äußeres Glaskapillarwerkzeug</td><td></td><td>World Precision Instruments Inc. (USA)</td><td>1B200-6</td></tr><tr><td>1,5 ml Probenröhrchen</td><td>Werkzeug</td><td>INA OPTIKA CO.,LTD (Japan)</td><td>ST-0150F</td></tr><tr><td></td><td>Hexadecan-Reagenz</td><td>Wako Pure Chemical Industries Ltd. (Japan)</td><td>080-03685&nbsp;</td></tr><tr><td>Sorbitanmonooleat (Spanne 80)</td><td>Reagenz</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (Japan)</td><td>S0060</td></tr><tr><td>Milli Q System</td><td>Reagenz</td><td>Merck Millipore Corporation (Deutschland)</td><td>ZRQSVP030</td></tr><tr><td>Ausschwenkbares Mini-Zentrifugenwerkzeug</td><td></td><td>Hitech Co., Ltd. (Japan)</td><td>ATT101</td></tr><tr><td>Digitales Mikroskopwerkzeug</td><td></td><td>KEYENCE Corporation (Japan)</td><td>VHX-2001</td></tr></tbody></table>

kapillar-basierten kreisel mikrofluidik-vorrichtung zur größe steuerbare bildung von monodispersen mikrotröpfchen

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

Hier zeigen wir, ein einfaches Verfahren zur schnellen Herstellung von größen steuerbaren, monodisperse, W / O-Mikrotröpfchen eine Kapillare basierten zentrifugalen Mikrofluidvorrichtung. W / O-Mikrotröpfchen wurden kürzlich in leistungsfähige Methoden verwendet worden, die chemische Experimente miniaturisierten ermöglichen. Um daher eine vielseitige Methode entwickeln monodisperse zu ergeben W / O-Mikrotröpfchen erforderlich ist. Wir haben ein Verfahren zur Erzeugung von monodispersen W / O-Mikrotröpfchen auf Basis eines Kapillar-basierten Kreisel axialsymmetrischen co fließenden Mikrofluidik-Vorrichtung entwickelt. Es gelang uns, die Größe der Mikrotröpfchen durch Steuern der Kapillaröffnung einzustellen. Unser Verfahren erfordert Geräte, die einfacher zu bedienen ist als bei anderen Mikrofluidtechniken benötigt nur ein kleines Volumen (0,1-1 &amp; mgr; l) der Probenlösung für die Kapselung und ermöglicht die Herstellung von Hunderttausenden Anzahl von W / O-Mikrotröpfchen pro Sekunde . Wir erwarten, dass diese Methode biologische Untersuchungen helfen, die wertvollen biologischen s erfordernspiele, indem das Volumen der Proben für die schnelle quantitative Analyse biochemischen und biologischen Untersuchungen bewahren.

In dieser Studie zeigen wir ein einfaches Verfahren zur Erzeugung von Zellgroße W / O-Mikrotröpfchen durch eine Kapillare basierten zentrifugalen Mikrofluidvorrichtung (1) verwendet wird. Mikrofluidische Vorrichtung bestand aus einem Kapillarhalter besteht (2B), zwei Glaskapillaren (inneren und äußeren Glaskapillaren in 3C) und ein Mikroröhrchen ein Öl einschließlich Tensid enthält. Wir injizierten 0,1 &amp; mgr; l Probenlösung in die in...

Hier demonstrieren wir eine einfache Produktionsmethode für größensteuerbare, monodisperse Wasser-in-Öl (W/O) Mikrotröpfchen unter Verwendung eines kapillarbasierten zentrifugalen mikrofluidischen Geräts. Diese Methode benötigt nur ein geringes Probenvolumen und ermöglicht eine Produktion mit hoher Ausbeute. Wir gehen davon aus, dass diese Methode für schnelle biochemische und zelluläre Analysen nützlich sein wird.

Kapillar-basierten Kreisel Mikrofluidik-Vorrichtung zur Größe steuerbare Bildung von monodispersen Mikrotröpfchen

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, monodisperse Wasser- und Öl-Mikrotropfen für biologische Untersuchungen mithilfe einer kapillarbasierten, zentrifugalen, achsensymmetrischen Ko-Strömungs-Mikrofluidikvorrichtung zu erzeugen. Diese Methode kann dazu beitragen, monodisperse Mikrotropfen für den Bereich der Biochemie bereitzustellen, um die Forschung in der Synthese, der Einzelmolekül-PCR, der einzelnen Einschließung sowie der einfachen Modellierung lebender Zellen voranzutreiben. Die wesentlichen Vorteile dieser Technik liegen in ihrer Einfachheit und Anpassungsfähigkeit.Es benötigt weniger als ein Mikroliter Probelösung und kann monodisperse Mikrotropfen der gewünschten Größe erzeugen. Die Durchführung der Methode wird Morita, ein Postdoktorand aus meinem Labor, demonstrieren. Der mikrofluidische Aufbau auf Basis von Kapillaren beginnt mit der Vorbereitung des Kapillarhalters.Beginnen Sie damit, vier Scheiben aus zwei Millimeter dicken Polyacetyl-Kunststoffplatten mithilfe einer Fräsmaschine zu fräsen. Die Scheiben dienen zur Bildung einer Säule, die von Stangen und Schrauben getragen wird. Montieren Sie die Platten mit M.2-Schrauben. Zunächst aus den Scheiben eins und zwei den Boden des Halterungsblocks zusammenbauen. Danach die Schrauben abschneiden, indem man sie im Gewindebereich kürzt. Drei der vier Löcher verbinden, um die beiden Scheiben zu befestigen und einen 0,9 cm hohen Stapel zu erzeugen.Bauen Sie auf ähnliche Weise den oberen Teil des Halterungs auf, bestehend aus den Scheiben drei und vier. Verwenden Sie jeweils zwei der Löcher in jeder Platte, um die Platten miteinander zu verbinden. Machen Sie den Stapel 0,7 Zentimeter hoch.Verwenden Sie nun eine lange Schraube, um die beiden leeren Löcher im oberen Teil des Halters mit den beiden leeren Löchern im unteren Teil des Halters zu verbinden. Die lange Schraube sollte einen Abstand zwischen den Haltern von etwa zwei bis drei Millimetern erzeugen, und der Schraubenkopf sollte über den fertigen Halter um etwa 2,2 Zentimeter hinausragen. Jedes Experiment verwendet einen neuen Satz Kapillaren, der aus zwei Kapillaren hergestellt wird.Aus einem 90 Millimeter langen Kapillarrohr zwei innere Kapillaren mit einem Glasschneider herstellen. Zwei gleich große Abschnitte anfertigen. Aus einem 150 Millimeter langen Kapillarrohr drei Abschnitte für innere Kapillaren herstellen.Als Nächstes jede Kapillarsektion mit einem Glaszieher spitzen. Stellen Sie das Gewicht des Ziehgeräts auf das Maximum und die Heizstufe auf 60–70 Grad für die äußere Kapillare bzw. auf 70–80 für die innere Kapillare ein. Anschließend das Glas vorsichtig spitzen.Halten Sie die Länge der eingeschnürten Teile der Kapillaren innerhalb der empfohlenen Grenzen. Wenn die Länge der Spitzen zu lang oder zu kurz ist, stellen Sie das Heizelement so lange ein, bis die korrekte Länge erreicht ist. Bereiten Sie nun das Schneiden der Spitzen vor.Zunächst befestigen Sie mit etwas durchsichtigem Klebeband eine Kapillare an der Mikroskopbühne. Lassen Sie die Spitze unter dem Objektiv überstehen. Zweitens schneiden Sie die Spitze in drei Schritten mit einem mit Glasperlen umhüllten Platindraht ab.Zunächst bringt man die Kapillare an der gewünschten Bruchstelle in Kontakt mit einer kalten Perle. Zweitens erhitzt man den Draht für ein bis zwei Sekunden. Drittens schneidet man die Spitze ab, indem man den Platindraht abkühlt.Dieser Vorgang sollte mithilfe einer Fußpedalsteuerung durchgeführt werden, um den Draht zu erhitzen. Passen Sie nun mit einem Mikroschleuder die Durchmesser der Kapillaröffnungen an. Für die beiden äußeren Glas­kapillaren sollten die Öffnungen 60 Mikrometer betragen.Stellen Sie für die drei inneren Kapillaren Öffnungen mit Durchmessern von fünf, 10 und 20&nbsp;Mikrometern her. Um die Mikrotropfen zu erzeugen, füllen Sie zunächst eine äußere Glas­kapillare mit einem Öl, das ein Tensid enthält, beispielsweise Hexadekan mit 2&nbsp;Gew.-% Sorbitmonool eat. Geben Sie 10&nbsp;Mikroliter der Lösung in die Kapillare.Danach die beladene Kapillare am unteren Teil des Haltes befestigen. Anschließend mithilfe des Kapillareffekts etwa 0,1 Mikroliter wässrige Lösung in eine innere Glas-Kapillare füllen. Die beladene innere Kapillare im oberen Teil des Halters positionieren.Bringen Sie nun die Innenkapillare durch den Halter und in die Außenkapillare ein. Beobachten Sie die Spitze unter dem Mikroskop und drehen Sie die lange Schraube des Halters, um die Innenkapillare langsam und vorsichtig in die Außenkapillare vorzuschieben. Schieben Sie die Innenkapillare so weit vor, bis der Durchmesser der Außenkapillare zwischen 100 und 150 Mikrometern liegt.Führen Sie nun 100 Mikroliter des gleichen Öls mit Tensid in den Boden eines 1,5-Milliliter-Mikroröhrchens ein. Dies dient als Sammelröhrchen für Mikrotropfen. Positionieren Sie den Halter und die Kapillaren vorsichtig in das beladene Mikroröhrchen.Stellen Sie sicher, dass die äußere Kapillare nicht mit der Lösung im Mikroröhrchen in Kontakt steht. Danach das Röhrchen in eine Tischzentrifuge mit Ausgleichsrotor laden. Um die Mikrotropfen zu erzeugen, die Zentrifuge für eine oder zwei Sekunden mit 1.600 × g betreiben.Entfernen Sie anschließend die Kapillaren und den Halter aus dem Reaktionsgefäß und entnehmen Sie eine Aliquotprobe der im Gefäß gesammelten Wasser-Öl-Mikrotropfen. Geben Sie die Mikrotropfen auf einen Objektträger und nehmen Sie Bilder zur Analyse auf. Mit diesem Protokoll wurden verschiedene Wasser-Öl-Mikrotropfen aus Hexadecan mit 2% Sorbitmonool eat hergestellt.Tropfen, die mit einer Innenpipette mit einem Öffnungsdurchmesser von fünf Mikrometern hergestellt wurden, wiesen im Durchschnitt einen Durchmesser von 8,3 Mikrometern auf. Tropfen, die mit einer Innenpipette mit einem Öffnungsdurchmesser von 10 Mikrometern hergestellt wurden, wiesen im Durchschnitt einen Durchmesser von 12,7 Mikrometern auf. Tropfen, die mit einer Innenpipette mit einer 20-Mikrometer-Öffnung hergestellt wurden, hatten einen Durchmesser von etwa 17,9 Mikrometern.Daher erzeugt diese Methode monodisperse Mikrotropfen mit einem Durchmesser, der der Größe der inneren Kapillaröffnung nahekommt. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man monodisperse Wasser- und Öltropfen für quantitative chemische Experimente erzeugt und deren Größe kontrolliert. Wenn man die Technik einmal beherrscht, kann sie in fünf bis zehn Minuten durchgeführt werden, sofern sie ordnungsgemäß ausgeführt wird.

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Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Ein neuartiger Mikrofluidik-System wurde entwickelt, mit dem Phänomen der passiven Pumpen und einem Benutzer gesteuert Flüssigkeit Delivery-System. Das Mikrofluidik-System hat das Potenzial, in einer Vielzahl von biologischen Anwendungen aufgrund ihrer niedrigen Kosten, einfache Handhabung, volumetrische Genauigkeit, hohe Geschwindigkeit, Reproduzierbarkeit und Automatisierung eingesetzt werden.

High Speed ​​Droplet-based Delivery System für Passive Pumping in Mikrofluidiksysteme

Droplet-based mikrofluidischen Plattformen sind vielversprechende Kandidaten für einen hohen Durchsatz Experimente, da sie in der Lage, Picoliter, Selbst-compartmentalized Schiffe kostengünstig erzeugen bei kHz Preise sind. Durch die Integration mit schnellen, empfindlichen und hoch aufgelöste Fluoreszenz-spektroskopischen Methoden kann die große Mengen von Informationen in diesen Systemen erzeugt effizient extrahiert werden können, genutzt und verwertet werden.

Fluoreszenz-Nachweisverfahren für Mikrofluidik-Tropfen-Plattformen

Das Kombinieren der monodispersen Tropfenerzeugung mit Beschleunigungssensoren Anordnung von Zellen und Partikeln, beschreiben wir ein Verfahren, um eine gewünschte Anzahl von Zellen oder Teilchen in einem einzelnen Tropfen mit kHz Preise zu kapseln. Wir demonstrieren die Effizienz zweimal höher sind als die von ungeordneten Kapselung für Single-und Double-Teilchen-Tropfen.

High-Throughput-Einzel-Zell-und Multiple-Zelle Mikroverkapselung

Dieses Protokoll beschreibt eine Systemarchitektur für die Durchführung automatisierter Partikeltrennungen mit kleinen Volumina (0,15–1,5 ml) unter Verwendung eines mikrofluidischen Geräts und diskutiert Methoden zur Optimierung der Leistung und des Betriebs von akustofluidischen Geräten.

Einem mikrofluidischen Plattform für Präzisions-Kleinvolumen Probenbearbeitung und seine Verwendung zur Größe Separate biologische Partikel mit einem Acoustic Microdevice

Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll um die Fertigungsprozesse und Überprüfung Experimente eines semi-three-dimensional (halb-3D) Fluss-Fokussierung mikrofluidischen Chips für Tropfenbildung zu veranschaulichen.

Größe-gesteuerte Poly (Ethylenglycol) Diacrylate Tröpfchen über Semi-3-dimensionale fließen mit Schwerpunkt mikrofluidischen Geräte-Generation

Eine Phase-Inversion-Co-Flow-Gerät zeigt um Monodisperse hochviskose Tröpfchen über 1 Pas zu erzeugen, die schwierig, in Tröpfchen Mikrofluidik zu verwirklichen ist.

Herstellung von hoher Viskosität Tröpfchen mit mikrofluidischen Kapillare Gerät mit Phase-Inversion Co-Flow Struktur

Wir präsentieren ein mikrofluidisches System für Hochdurchsatzstudien an komplexen Lebensmaschinen, das aus 1500 Kultureinheiten, einer Reihe verbesserter Peristaltikpumpen und einem Mischmodul vor Ort besteht. Der mikrofluidische Chip ermöglicht die Analyse der hochkomplexen und dynamischen Mikro-Umgebungsbedingungen in vivo.

Erzeugung dynamischer Umgebungsbedingungen mit einem hochdurchsatzstarken mikrofluidischen Gerät

Wasser-in-Öl-Tröpfchen-Assays sind nützlich für die analytische Chemie, die Enzymevolution und die Einzelzellanalyse, erfordern jedoch typischerweise Mikrofluidik, um die Tröpfchen zu bilden. Hier beschreiben wir die Partikel-Template-Emulgierung, einen mikrofluidikfreien Ansatz zur Durchführung von Tröpfchenassays.

Partikel-Template-Emulgierung ermöglicht mikrofluidsäurefreie Tröpfchen-Assays

Hier wird ein Protokoll zur Herstellung von glasbasierten mikrofluidischen Geräten vorgestellt, die zur Erzeugung von hochmonodispersen Emulsionen mit kontrollierter Tropfengröße verwendet werden.

Glasbasierte Geräte zur Erzeugung von Tropfen und Emulsionen

Die Herstellung einer auf Polydimethylsiloxan (PDMS) basierenden Doppelschichtbaurichtung zur Herstellung von kombinatorischen Bibliotheken in Wasser-in-Öl-Emulsionen (Plugs) wird hier vorgestellt. Die notwendige Hard- und Software, die zur Automatisierung der Steckerproduktion erforderlich ist, wird im Protokoll detailliert beschrieben, und die Herstellung einer quantitativen Bibliothek von Leuchtstoffsteckern wird ebenfalls demonstriert.

Zweischichtiges mikrofluidisches Gerät für die kombinatorische Steckerproduktion

Das Protokoll beschreibt eine fortschrittliche mikrofluidische Plattform zur quantitativen Messung der Zytokinsekretionsdynamik einzelner mononukleärer Zellen des menschlichen peripheren Blutes. Die Plattform misst bis zu drei Zytokine parallel (IL-6, TNFα und IL-1β) für jede einzelne Zelle, die beispielsweise mit Lipopolysaccharid stimuliert wird.

Mikrofluidischer Ansatz zur Auflösung der gleichzeitigen und sequentiellen Zytokinsekretion einzelner polyfunktioneller Zellen 

Erfahren Sie die Herstellung monodisperser Mikrotröpfchen mit einer kapillar-basierten zentrifugalen Mikrofluidik-Vorrichtung. Diese Methode ermöglicht präzise Größenkontrolle für biochemische Analysen mit minimalem Probenverbrauch.

Kapillar-basierten Kreisel Mikrofluidik-Vorrichtung zur Größe steuerbare Bildung von monodispersen Mikrotröpfchen

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