Name: Herstellung von dreidimensionalen Papierbasis Microfluidic Devices für Immunoassays (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 33 s
Description: Lernen Sie die Herstellung dreidimensionaler papierbasierter Mikrofluidik-Devices für Point-of-Care-Immunoassays. Diese Methode ermöglicht parallele Fertigung mehrerer Geräte für akademische Forschungsprojekte.

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Diese Arbeit wurde von der Tufts University und durch eine großzügige Spende von Dr. James Kanagy unterstützt. Dieses Material basiert auf Arbeiten, die vom National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program unter der Fördernummer unterstützt wurden. (DGE-1325256), die an S.C.F. D.J.W. verliehen wurde, wurde durch ein GAANN-Stipendium des US-Bildungsministeriums unterstützt. Wir danken Dr. Jeremy Schönhorn (JanaCare), Dr. Jason Rolland (Carbon3D) und Rachel Deraney (Brown University) für die Unterstützung bei der Entwicklung des Designs des dreidimensionalen, papierbasierten mikrofluidischen Geräts und Immunoassays.

1. Herstellung von Papier-basierten Mikrofluidikvorrichtung Layers <ol><li> Bereiten Sie Muster für Schichten aus Papier, Nylon und Klebstoff eine Grafik-Design-Software-Programm. 6 Jede Schicht kann ein anderes Muster haben. HINWEIS: Das Muster kann Ausrichtungslöcher enthalten, die nicht für ein funktionelles Papier-basierten Immunoassays erforderlich sind, aber mit der reproduzierbaren Herstellung von dreidimensionalen Geräte unterstützen. Platzierung dieser Löcher unterscheiden sich, wenn Geräte individuell zusammengestellt werden, in Streifen oder als Voll Blätter. Das Softwareprogramm verwendet , um Muster zu entwerfen , kann von der Wahl der Strukturierungstechnik (beispielsweise Photolithographie, Wachsdruck oder Schneiden) variieren. 6 </li><li> Sprühen Sie den Arbeitsbereich mit einer Lösung von 70% (v / v) Ethanol und Wasser. Wischen Sie den Arbeitsbereich mit einem sauberen Papiertuch. </li></ol> 2. Herstellung von Papierlagen: Probenzugabe, Konjugat Lagerung, Inkubation und Waschen Schichten <ol><li> Bereiten Sie Schichten von qualitativen Filterpapier eine große Tischpapierschneider. Schneiden Sie ein Lager Blatt Papier in eine Standard-Papierformat Musterung unter Verwendung eines festen Tinte (Wachs) Drucker zu erleichtern. Zum Beispiel kann eine einzelne 460 x 570 mm 2 Blatt kann 4 Blatt US - Letter Papier (8,5 x 11 Zoll 2) zu machen. Fassen Sie das Papier mit sauberen Handschuhen jederzeit Kontamination zu minimieren. </li><li> Legen Sie ein Einzelblatt-Chromatographie Papier in den Drucker-Fach. Drucken zuvor entworfenen Schichten (siehe Abbildung 1). Hinweis: Es kann ein Muster unter Verwendung der automatischen Beschickung direkt auf dieses Blatt gedruckt werden. Nur ein Blatt Papier sollte in einer Zeit gedruckt werden, um Papierstaus zu vermeiden. Für alle Schichten, verwenden Sie die &quot;Erweitert&quot; Druckeinstellungen. </li></ol> 3. Herstellung von Nylon Membranschicht: Aufnahmeschicht <ol><li> Schneiden Sie die Vorratsrolle von Nylonmembran in Platten (7,5 x 10 Zoll 2) unter Verwendung eines Tischpapierschneider. Achten Sie unbedingt auf die Nylon in der HandhabungMembran ihre Integrität zu erhalten und zu schützen gegen Rippen. Bewahren Sie nicht verwendetes Material in einem Trockenschrank, wie Nylon-Membranen Feuchtigkeit empfindlich sind. HINWEIS: Schneiden Blätter sind schmaler als US-Letter-Papier. Da Nylon-Membranen sind dünn und zerbrechlich, können sie nicht direkt vom Drucker verarbeitet werden und Unterstützung benötigen. Details werden nachstehend erläutert. </li><li> Mit Hilfe eines Wachsdrucker, drucken Sie eine Capture-Schichtstruktur auf ein Stück Kopierpapier und kleben Sie es auf einem Lichtkasten als Führung für die Positionierung der Nylonmembran zu dienen. Der Lichtkasten unterstützt die Ausrichtung von mehreren Schichten. </li><li> Ein sauberes Blatt Kopierpapier auf die zuvor bedruckten Blatt Kopierpapier. Kleben Sie die leeren Blatt Papier an die Licht-Box, aber nicht Band die beiden Blätter zusammen. </li><li> Legen Sie ein Einzelblatt aus Nylonmembran auf die saubere Stück Kopierpapier. Stellen Sie sicher, dass Membran den bedruckten Bereich der unteren Schicht des Kopierpapiers abdeckt. Kleben Sie alle vier Seiten der Nylonmembran auf die saubere BlattKopierpapier. HINWEIS: Stellen Sie sicher , dass die Nylonmembran ist flach und glatt , so dass es keine Probleme mit dem Druck (zB Papierstau oder ungleichmäßiger Druck von Wachs) sind. Wachs, kann auf das Band gedruckt werden, in dem die Nylonmembran auf dem Kopierpapier befestigt ist. Wenn dies der Fall ist, Bereiche, in denen Nylon unvollständig aufgrund der Bandabdeckung wird strukturiert sollte verworfen werden. Für zukünftige Zubereitungen, größere Stücke Nylonmembran kann verwendet werden, um diese Druckfehler zu vermeiden. </li><li> Legen Sie ein Blatt Nylonmembran (unterstützt durch das Kopierpapier, um es angebracht) in den manuellen Einzug Druckerfach. Drucken nur ein Blatt Nylonmembran zu einer Zeit. HINWEIS: Es sind keine Vorbereitungsschritte für die Blot-Schicht erforderlich, da es nicht strukturiert wird. </li></ol> 4. Erstellen von Hydrophobsperren in der gedruckten Schicht <ol><li> Kleben Sie die gedruckten Schichten auf einem Acryl-Rahmen für noch oberhalb und unterhalb der Schicht erhitzt, wenn sie in einem Schwerkraftumluftofen gelegt. Halten Sie die Nylonmembran abgeklebtdie Trägerkopierpapierblatt bis nach dem Wachs wird geschmolzen und hydrophobe Barrieren gebildet werden. HINWEIS: Der Acryl-Rahmen ist eine maßgeschneiderte, lasergeschnittene Stück 1/2 &quot;.. Dicken Acryl-Kunststoff Zwei Rahmengrößen auf die Anzahl der Geräte je nach verwendetem hergestellt ist wurden die äußere Grenze des kleineren Rahmens misst 11 5/8&quot; x 2 3/4 &quot;und das innere Loch des Rahmens misst 10 3/8&quot; x 1 3/4 &quot;. der äußere Rand des größeren Rahmens 11 5/8 misst&quot; x 8 7/8 &quot;, und die innere Loch des Rahmens misst 10 1/4 &quot;x 7 7/8&quot;. die offene, Innenraum für noch Wachs ermöglicht durch die gesamte Dicke des Papiers zu schmelzen. </li><li> Platzieren der Schichten in dem Ofen bei 150 ° C für 30 sec, bis das Wachs in die Dicke des Papiers schmilzt. Bestätigen, dass das Wachs die Dicke des Papiers, indem sie über und Kontrolle von Unregelmäßigkeiten in der Gestaltung durchdrungen hat. HINWEIS: Umluftöfen oder heißen Platten können auch die feste Wachstinte zum Schmelzen verwendet werden. Schmelzzeitenoder Temperaturen können in Abhängigkeit von dem Erwärmungsverfahren variieren. </li><li> Entfernen Sie das Papier und Nylonmembran aus dem Acryl-Rahmen. Auch Nylonmembran von der Unterstützung Blatt Kopierpapier entfernen. </li></ol> 5. Herstellung von Klebeschichten <ol><li> Muster doppelseitige Blätter von Klebefolien ein Roboter-Messer Plotter, mit Design-Dateien, die zuvor vorbereitet (Schritt 1.1). Schützen Sie freiliegenden Klebefläche ein Blatt Wachs Liner verwenden. HINWEIS: Die doppelseitige Klebstoff sollte mit Löchern strukturiert werden, dass die Probe ermöglichen, durch Schichten als ein kontinuierlicher Fluidpfad zu fließen. Das Wachs Liner leicht von dem Klebstoff entfernt wird, und es dient zum Schutz vor Verschmutzung und Reißen während des Schneidens. Ein Laserschneider oder Gesenkpresse auch Musterschichten von Klebefolien verwendet werden. </li></ol> 6. Sichern von Geräte Schichten mit Klebstoff <ol><li> Sprühen Sie das Licht-Box mit einer Lösung von 70% (v / v) Ethanol und Wasser. Wischen Sie mit einem sauberen Papier towel. </li><li> Band eine gemusterte Schicht aus Papier oder Nylonmembran, die mit Klebstoff auf den Lichtkasten mit der bedruckten Seite nach unten gesichert werden muss. </li><li> Peel einer Seite des Schutzfolie von der gemusterten Schicht aus Klebstoff und bringen es auf die Schicht aus Papier oder Nylonmembran. Verwenden Sie das Lichtfeld die richtige Ausrichtung von Mustern zu gewährleisten. Zusammendrücken. Legen Sie die teilweise montierte Gerät in einen Schutzschlupf. HINWEIS: Die Schutz Schlupf ein gefaltetes Stück Lamination Folienträger ist, die, indem sichergestellt wird, die Geräte vor Verschmutzung oder Beschädigung schützt, dass sie die Laminator Rollen nicht berühren. </li><li> Übergeben Sie die erhaltene Zweischichtaufbau durch einen automatisierten Laminator den Klebstoff vollständig und Papier zusammen zu drücken, alle Taschen der Luft aus den anschließt Schichten zu entfernen. HINWEIS: Lufttaschen zwischen den Schichten der Vorrichtung mit Geräte Integrität beeinträchtigen kann und Reproduzierbarkeit wicking durch Leckagen verursachen. </li></ol> 7. Behandlung von Konjugat Layer mit Reagenzien für Immunoassays Vor der Gerätemontage <ol><li> Band Konjugats Schicht auf einem Acrylrahmen derart, daß die hydrophile Zone ausgesetzt ist und nicht mit dem Rahmen in Kontakt zu behandelnden. </li><li> Hinzufügen, 2,5 ul 100 mg / ml Rinderserumalbumin (BSA) in 1x phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) zu dem hydrophilen Bereich auf der Konjugatschicht. Lassen Sie es bei Raumtemperatur für 2 min und dann bei 65 ° C für 5 min trocknen lassen. HINWEIS: In diesem Band ist gerade genug, um die Zone des Papiers zu benetzen. Die BSA-Lösung hilft Aggregation der kolloidalen Nanopartikel während des Trocknungsprozesses zu verhindern, die die Freisetzung der Nanopartikel erleichtern wird, wenn das Papier und Reagenzien durch die Probe rehydratisiert werden. </li><li> Zugabe von 5 &amp; mgr; l von 5 OD kolloidalen Gold-Nanopartikel konjugiert an anti-β-hCG-Antikörper, und wiederholen den Trocknungsprozess. HINWEIS: Die Einheiten der Konzentration des kolloidalen Gold-Nanopartikel werden häufig als optische Dichte ausgedrückt (OD), wie sie gemessen absorbance bei λ = 540 nm. Keine Behandlung wird für den Docht Pad vor Gerätemontage in Abschnitt 10 erforderlich. </li></ol> 8. Behandlung von Seitenkanal mit Immuntestreagens Vor der Gerätemontage <ol><li> Bandseitenkanalschicht auf einem Acrylrahmen derart, daß die hydrophile Zone ausgesetzt ist und nicht mit dem Rahmen in Kontakt zu behandelnden. </li><li> Zugabe von 10 &amp; mgr; l Blockierungsmittel (5 mg / ml fettfreien Milch und 0,1% (v / v) Tween 20 in 1x PBS) zur Behandlung der Seitenkanal. Wiederholen Sie die gleiche Trocknungsvorgang (2 min bei Raumtemperatur und dann bei 65 ° C für 5 min) als Konjugatschicht. </li></ol> 9. Behandlung von Capture-Schicht mit Reagenzien für Immunoassays Vor der Gerätemontage <ol><li> Banderfassungsschicht auf einem Acrylrahmen derart, daß die hydrophile Zone ausgesetzt ist und nicht mit dem Rahmen in Kontakt zu behandelnden. </li><li> Behandeln Sie die Fangschicht mit 5 &amp; mgr; l von 1 mg / ml anti-α-hCG-Antikörper und dann lassen Sie dasProbe 2 min bei Raumtemperatur trocknen bei 65 ° C von 8 min gefolgt. </li><li> Fügen Sie 2 &amp; mgr; l Blockierungsmittel (5 mg / ml fettfreien Milch und 0,1% (v / v) Tween 20 in 1x PBS). Wiederholen Sie den Trocknungsprozess für die Fangschicht. HINWEIS: Dieser Betrag zu beschichten ist die Papiere ohne Verschließen der Poren der Nylonmembran, die passieren kann, wenn zu viel Blockierungsmittel verwendet, geeignet ist. </li></ol> 10. Montage von dreidimensionalen Papier-basierte Mikrofluidiksysteme <ol><li> Kleben Sie die Waschschicht auf die Licht-Box (bedruckte Seite nach oben). Wenn Ausrichtungslöcher verwendet werden, entfernen Sie sie aus aufeinanderfolgenden Schichten eine Handlochwerkzeug. </li><li> Die Schutzfolie auf der Rückseite der Fangschicht den Klebstoff freizulegen. Richten Sie die Fangschicht oberhalb der Waschschicht unter Verwendung der Ausrichtungslöcher als Führung. Drücken Sie die beiden Schichten zusammen. Vermeiden, berühren, hydrophilen Bereiche Verschmutzung oder Beschädigung der Vorrichtung zu minimieren. Pinzette verwendet werden assemb zu unterstützenly. </li><li> Die Schutzfolie auf der Rückseite der Inkubation Schicht den Klebstoff freizulegen. Richten Sie die Inkubation Schicht oberhalb der Fangschicht und drücken Sie sie zusammen. Fügen Sie weitere Schichten auf diese Weise, bis alle aktiven Schichten zusammengesetzt werden. </li><li> Legen Sie die teilweise zusammengebaute Vorrichtung in eine Schutzschlupf und befestigen fest, die Schichten zusammen einen Laminator verwenden. </li><li> Entfernen Sie die Schutzfolie auf der Rückseite der Waschschicht und bringt an der Unterseite des Geräts die Blot-Schicht. Wiederholen Laminierungsschritt 10.4 den Zusammenbau des dreidimensionalen Papierbasis Mikrofluidik-Vorrichtung zu vervollständigen. Cut gewünschte Anzahl von Geräten von Streifen oder Platten von vollständig montierten Geräte mit einer Schere. HINWEIS: Voll Blätter von Geräten, Streifen von Geräten oder einzelne Geräte können mit einem ähnlichen Ansatz hergestellt werden. </li></ol> 11. Durchführen einer Papierbasierte Immunoassays <ol><li> Geben Sie 20 ul einer Probe auf die hydrophilen Bereich auf der Oberseite der Vorrichtung (dh ter Probenschicht). </li><li> Warten für die Probe vollständig in das Gerät zu saugen, fügen, dann 15 &amp; mgr; l Waschpuffer (0,05% v / v Tween 20 in 1x phosphatgepufferter Kochsalzlösung). Nach der ersten Teilmenge von Waschpuffer vollständig in das Gerät böse ist, fügen Sie Waschpuffer eine zweite 15-ul-Aliquot. HINWEIS: Die Pufferwäsche vollständig Schlechten in das Gerät, wenn das Flüssigkeitströpfchen verschwunden ist, auf der Oberfläche des Papiers kein Meniskus zeigt. Der Test ist beendet, wenn die zweite Teilmenge von Waschpuffer vollständig in das Gerät eingedrungen ist. </li><li> Um die Ergebnisse des Tests zeigen, ziehen weg , die drei oberen Schichten der Vorrichtung mit einer Pinzette die Aufnahmeschicht zu belichten. <ol><li> Interpretieren der Ergebnisse des Tests qualitativ durch das Vorhandensein oder die Abwesenheit von Farbe beobachtet wird. Alternativ Bildschicht die Auslese einen Desktop-Scanner und die Verwendung einer Bildverarbeitungssoftware oder Algorithmen Ergebnisse zu quantifizieren und die Verteilung der Intensität innerhalb eines charakterisierenDetektionszone. 20 </li></ol></li></ol>

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Die Autoren haben nichts offenzulegen.

eine reproduzierbare Fertigungsstrategie zu identifizieren, ist ein wesentlicher Bestandteil der Assay-Entwicklung. 22 Wir verwenden eine sequenzielle, Schicht- für -Schicht - Ansatz dreidimensionalen Papierbasis mikrofluidische Vorrichtungen herzustellen. Im Gegensatz zu diesen Methoden , die Falten oder Origami - Techniken anwenden , mehrschichtige Vorrichtungen aus einem einzigen Blatt Papier zu erzeugen , 23, 24 additives Herstellungs...

<html> Das Papier ist in einer Reihe von Formulierungen oder Sorten weithin verfügbar sind, können ihre Eigenschaften stimmen funktionalisiert werden, und können Flüssigkeiten autonom durch Kapillarwirkung transportieren oder Wicking. Wenn Papier mit einer hydrophoben Substanz strukturiert wird (beispielsweise Photoresist - 1 oder Wachs 2) kann das Saugen von Flüssigkeiten kontrolliert innerhalb einer Papierschicht räumlich werden. Beispielsweise eine aufgebrachte wässrige Probe kann in eine Anzahl von unterschiedlichen Zonen gerichtet werden mit chemischen und biochemischen Reagenzien innerhalb des Papiers gespeichert zu reagieren. Diese Papierbasis mikrofluidischen Vorrichtungen gezeigt worden für die Entwicklung von tragbaren und kostengünstigen analytischen Tests 3, 4, 5, 6, 7 eine nützliche Plattform zu sein. Anwendungen von papierbasierten Mikrofluidik-Vorrichtungen umfassen Point-of-Care-Diagnostikef &quot;&gt; 8, Überwachung von Umweltschadstoffen 9, Erkennung von gefälschten Arzneimitteln 10 und delokalisiert Gesundheitswesen (oder&quot; Telemedizin &quot;) in limitierter Ressourceneinstellungen 11. Mehrere Schichten von gemusterten Papier kann in eine integrierte Vorrichtung zusammengebaut werden , in dem hydrophilen Bereiche von benachbarten Schichten (dh über oder unter) verbinden kontinuierlichen fluidische Netzwerke , deren Einlässe und Auslässe zu bilden gekoppelt sein können oder unabhängig gelassen. 12 Jede Schicht kann ein einzigartiges Muster umfassen, die die räumliche Trennung von Reagenzien und multiple Assays können auf einer einzigen Vorrichtung durchgeführt werden. Die sich ergebende dreidimensionale mikrofluidischen Vorrichtung kann nicht nur Flüssigkeiten aus Docht analytischen Assays zu ermöglichen (zB Leberfunktionstests 13 und die elektrochemische Detektion von kleinen Molekülen 14), aber es kann auch supPort eine Reihe von anspruchsvollen Funktionen (zB die Ventile 15 und einfachen Maschinen 16) gemeinsam zu herkömmlichen mikrofluidischen Ansätze. Wichtig ist, weil Papier Flüssigkeiten durch Kapillarwirkung transportiert, können diese Geräte mit minimalem Aufwand von dem Benutzer bedient werden. Da Reagenzien können in der dreidimensionalen Architektur einer papierbasierten Vorrichtung, komplexe Protokolle gespeichert werden können, auf eine Vorrichtung mit einer einzigen Zugabe von wässrigen Probe reduziert werden. Vor kurzem haben wir eine allgemeine dreidimensionale Vorrichtungsarchitektur, die für die Entwicklung von papierbasierten Immunoassays verwendet werden kann, um das Wachs-Druckverfahren unter Verwendung von gemusterten Schichten zu erzeugen. 17, 18 Diese Untersuchungen konzentrierten sich auf , wie Aspekte der Gestaltung der geräte Anzahl gestapelter Schichten, Zusammensetzung der Schichten und das Muster des dreidimensionalen mikrofluidischen Netzwerk gesteuert die Gesamt pro bezogenEntwicklung des Immunoassay. Letztlich konnten wir diese Design - Regeln zu verwenden , um die schnelle Entwicklung eines Multiplex - Immunoassay - 19 zu erleichtern. In diesem Manuskript wird ein zuvor entwickelten Immunoassay für humanes Chorion - Gonadotropin (hCG; Schwangerschaftshormon) 17 wird als ein Beispiel verwendet , um die Strategien zu veranschaulichen , die wir für die Montage und Herstellung von dreidimensionalen Papier-basierten Immunoassays entwickelt. Dementsprechend konzentrieren wir uns auf die Montage und den Betrieb einer Vorrichtung, anstatt der Entwicklung eines Assays. In einem Sandwich-Immunoassay, der das Format verwendet wird, ist hCG zu erfassen, einen Einfang-Antikörper spezifisch für eine Untereinheit des Hormons auf ein festes Substrat aufgetragen wird, die dann die nicht-spezifische Adsorption von einer Probe oder einem späteren Reagens blockiert zu begrenzen. Dieses Substrat ist meist eine Mikrotiter - Platte (beispielsweise für ein Enzym-linked Immunosorbent Assay oder ELISA). Die Probe wird dannzu einer gut und erlaubt für einen bestimmten Zeitraum inkubiert. Nach strengen Waschen wird ein Antikörper, der spezifisch an die andere Untereinheit von hCG zugegeben und inkubieren gelassen. Dieser Nachweis-Antikörper kann zu einer kolloidalen Teilchen, Enzym oder Fluorophor, um ein messbares Signal zu erzeugen, konjugiert werden. Die Vertiefung wird erneut gewaschen , bevor die Ergebnisse eines Assays Interpretieren (beispielsweise ein Plattenlesegerät verwendet wird ). Während kommerzielle Kits auf diese zeitraub mehrstufiger Prozess verlassen, können alle diese Schritte schnell in Papierbasis mikrofluidischen Vorrichtungen mit minimalen Eingriffen an den Benutzer durchgeführt werden. Das Gerät für die hCG - Immunoassay verwendet wird, umfasst sechs aktive Schichten, die sind, von oben nach unten, verwendet zur Aufnahme der Probe, Konjugat Lagerung, Inkubation, zu erfassen, zu waschen, und Blot (Abbildung 1). Die Probe Zusatzschicht wird aus qualitativen Filterpapier. Es erleichtert die Einführung einer flüssigen Probe und schützt die Reagenzien in dem Konjugat Layer vor Kontamination aus der Umgebung oder versehentlichen Kontakt durch den Benutzer. Die Konjugatschicht (qualitative Filterpapier) hält die farberzeugendes Reagens (zB kolloidales Gold-markiertem Antikörper) für den Immunoassay. Die Inkubation Schicht (qualitatives Filterpapier) kann die Probe seitlich des Papiers innerhalb der Ebene zu reisen Bindung des Analyten mit den Reagenzien zu fördern, bevor die nächste Schicht erreicht, die Aufnahmeschicht. Die Erfassungsschicht (Nylonmembran) enthält Liganden spezifisch für den Analyten zu dem Material adsorbiert. Nachdem der Test abgeschlossen ist, wird diese Schicht Visualisierung des vervollständigten Immunokomplex zu ermöglichen, offenbart. Die Waschschicht (qualitative Filterpapier) zieht überschüssige Flüssigkeiten einschließlich freie Konjugat-Reagenzien weg von der Fläche der Fangschicht in die Blot-Schicht (dicke Chromatographie-Papier). Die Sechs-Schicht-Gerät wird zusammen mit fünf Schichten aus Klebstoff gemustert, doppelseitig gehalten: vier Schichten aus permanentem Kleber, die Integrität des assem haltengeblutet Vorrichtung und einer Schicht aus entfernbarem Kleber erleichtert der Vorrichtung Abschälen der Ergebnisse des Immunoassays auf der Erfassungsschicht zu untersuchen. Für die Zwecke dieses Manuskripts, verwenden wir nur positive und negative Kontrollproben von hCG (0 mIU / ml und 81 mIU / mL, jeweils) repräsentative Ergebnisse eines papierbasierten Immunoassays zur Verfügung zu stellen, die eine engagierte Diskussion der Beziehung ermöglicht zwischen Herstellungsverfahren und die Leistung der Vorrichtung. Zusätzlich zu demonstrieren, wie Geräte erfolgreich herzustellen, markieren wir mehrere Produktionsfehler, die zum Ausfall eines Gerätes oder einer nicht reproduzierbaren Testergebnissen führen könnte. Das Protokoll und die Diskussion in diesem Manuskript detailliert wird bieten den Forschern wertvolle Einblicke, wie Papier-basierte Immunoassays sind so konzipiert und hergestellt. Während wir unsere Demonstration auf Immunoassays konzentrieren, erwarten wir, dass die hier vorgestellten Leitlinien im Großen und Ganzen für die Herstellung von dreidimens nützlich sein wirdnellen papierbasierten Mikrofluidik-Vorrichtungen.

<table><tbody><tr><td>Illustrator CC</td><td>Adobe</td><td></td><td>zum Entwerfen von Mustern für Papier- und Klebstoffschichten</td></tr><tr><td>Xerox ColorQube 8580 Drucker</td><td>Amazon</td><td>B00R92C9DI</td><td>zum Drucken von Wachsmustern auf Papierschichten und Nylon</td></tr><tr><td>Isotemp Allzweck-Heiz- und Trockenofen</td><td>Fisher Scientific</td><td>15-103-0509</td><td>zum Schmelzen von Wachs in Papier</td></tr><tr><td>Artograph LightTracer</td><td>Amazon</td><td>B000KNHRH6</td><td>zur Unterstützung beim Ausrichten von Schichten</td></tr><tr><td>Apache AL13P Laminiergerät</td><td>Amazon</td><td>B00AXHSZU2</td><td>zum Laminieren von Schichten</td></tr><tr><td>Graphtec CE6000 Schneideplotter</td><td>Graphtec America</td><td>CE6000-40</td><td>zum Muster von Klebefolien</td></tr><tr><td>Swingline Papierschneider</td><td>Amazon</td><td>B0006VNY4C</td><td>zum Schneiden von Papier oder Geräten</td></tr><tr><td>Epson Perfection V500 Fotoscanner</td><td>Amazon</td><td>B000VG4AY0</td><td>zum Scannen von Bildern der Ausleseschicht</td></tr><tr><td>Economy Zangen-Locher</td><td>McMaster-Carr</td><td>3488A9</td><td>zum Entfernen von Ausrichtungslöchern&nbsp;</td></tr><tr><td>Whatman Chromatogrammpapier, Grade 4</td><td>Sigma Aldrich</td><td>WHA1004917</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand Chromatographiepapier (dick)&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-714-4</td><td>als Blot-Schicht</td></tr><tr><td>Immunodyn ABC (0,45 &micro; m Porengröße )</td><td>Pall Corporation</td><td>NBCHI3R</td><td>als Material für die Fangschicht</td></tr><tr><td>zu fungieren Entfernbarer/permanent klebender doppelseitiger Liner</td><td>FLEXcon</td><td>DF021621</td><td>zur Erleichterung des Abschälens</td></tr><tr><td>des permanenten Klebers – doppelseitiger Liner</td><td>FLEXcon</td><td>DF051521</td><td></td></tr><tr><td>Wachsliner</td><td>FLEXcon FLEXMARK</td><td>80 D/F PFW LINER</td><td>zur Unterstützung der Strukturierung von selbstklebendem</td></tr><tr><td>Acryl Blech</td><td>McMaster-Carr</td><td>8560K266&nbsp;</td><td>zur Herstellung von Rahmen</td></tr><tr><td>selbstklebende Folien</td><td>Fellowes</td><td>CRC52215</td><td>zur Verwendung als schützendes Gleitmittel</td></tr><tr><td>absolutes Ethanol</td><td>VWR</td><td>89125-172</td><td>zur Desinfektion</td></tr> von <tr><td>Rinderserumalbumin</td><td>im Arbeitsbereich AMRESCO</td><td>0332</td><td></td></tr><tr><td>Sekisui Diagnostics OSOM hCG Urinkontrollen</td><td>Fisher Scientific</td><td>22-071-066</td><td>zur Verwendung als Positiv- und Negativproben</td></tr><tr><td>anti-&beta;-hCG monoklonaler Antikörper kolloidales Goldkonjugat (Klon 1)</td><td>Arista Biologicals&nbsp;</td><td>CGBCG-0701</td><td>zur Behandlung von</td></tr><tr><td>Anti-&Alpha;-hCG-Antikörpern der Konjugatschicht von Ziegen</td><td>Arista Biologicals&nbsp;</td><td>ABACG-0500</td><td>zur Behandlung der Fangschicht</td></tr><tr><td>10X phosphatgepufferte Kochsalzlösung</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP3991</td><td></td></tr><tr><td>Oxoid Magermilchpulver</td><td>Thermo Scientific</td><td>OXLP0031B</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>AMRESCO</td><td>M147</td><td></td></tr></tbody></table>

herstellung von dreidimensionalen papierbasis microfluidic devices für immunoassays

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Papier transportiert Flüssigkeiten autonom aufgrund der Kapillarwirkung. Durch Strukturieren Papier mit hydrophoben Barrieren kann der Transport von Flüssigkeiten kontrolliert und innerhalb einer Schicht von Papier geleitet. Darüber hinaus schafft mehrere Schichten aus gemustertem Papier stapeln hoch entwickelte dreidimensionale mikrofluidischen Netzwerken, die die Entwicklung von analytischen und bioanalytischen Assays unterstützen können. Papierbasierte Mikrofluidik-Vorrichtungen sind kostengünstig, tragbar, einfach zu bedienen und erfordern keine externe Geräte zu bedienen. Als Ergebnis halten sie ein großes Versprechen als Plattform für den Point-of-Care-Diagnostik. Um müssen den Nutzen und die analytische Leistungsfähigkeit von Papier-basierten Geräten, geeignete Methoden entwickelt werden, um richtig zu bewerten ihre Herstellung zu gewährleisten, ist reproduzierbar und in einem Maßstab, der für Laborumgebungen geeignet ist. In diesem Manuskript, herzustellen Verfahren eine allgemeine Vorrichtungsarchitektur, die für papierbasierte Immunoassays verwendet werden können, beschrieben. Wir verwenden eine Form von Additiv manufacturing (mehrschichtige Laminierung) Vorrichtungen herzustellen, die mehrere Schichten aus gemustertem Papier und gemusterten Klebstoff umfassen. Zusätzlich die richtige Verwendung dieser dreidimensionalen Papierbasis mikrofluidischen Vorrichtungen mit einem Immunoassay für humanes Chorion-Gonadotropin (hCG) zu demonstrieren, Fehler in dem Herstellungsverfahren, das in Geräteausfällen führen können, werden diskutiert. Wir erwarten, dass dieser Ansatz zu Herstellung von Papier-basierten Geräten wird eine breite Anwendung bei der Entwicklung von analytischen Anwendungen speziell für die limitierte Ressource-Einstellungen finden.

Erhalten reproduzierbare Assay Leistungen im dreidimensionalen Papier-basierte Mikrofluidik-Vorrichtungen stützt sich auf ein Herstellungsverfahren, die Konsistenz zwischen den Geräten gewährleistet. Auf dem Weg zu diesem Ziel, haben wir eine Reihe von Herstellungsverfahren und Material Überlegungen identifiziert und diskutieren sie hier im Zusammenhang mit der Vorführung eines papierbasierten Immunoassays. Wir verwenden ein Verfahren Wachsdruck Hydrophobsperren innerhalb papierbasierten...

Wir Detail ein Verfahren dreidimensionalen Papierbasis Mikrofluidik-Vorrichtungen in der Entwicklung von Immunoassays für die Verwendung herzustellen. Unser Ansatz zur Gerätemontage ist eine Art von mehrschichtigen, additive Fertigung. Wir zeigen, ein Sandwich-Immunoassay repräsentative Ergebnisse für diese Arten von papierbasierten Vorrichtungen bereitzustellen.

Herstellung von dreidimensionalen Papierbasis Microfluidic Devices für Immunoassays

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls besteht darin, unseren Prozess zur Herstellung dreidimensionaler, papierbasierter Geräte zu demonstrieren, die wir als Plattform zur Entwicklung von Point-of-Care-Immunoassays nutzen. Diese Methode bietet eine mikrofluidische Plattform auf Papierbasis mit einem zuverlässigen Herstellungsverfahren, sodass Zeit und Aufwand stärker der Assay-Entwicklung als der Gerätekonstruktion gewidmet werden können. Der Hauptvorteil unserer Technik liegt darin, dass viele Geräte parallel und in einer für akademische Forschungsprojekte geeigneten Menge hergestellt werden können.Im Allgemeinen haben neue Anwender Schwierigkeiten mit dieser Methode, da bei der Herstellung von Vorrichtungen viele Variablen zu berücksichtigen sind, wie beispielsweise die korrekte Ausrichtung der Schichten. Fehler können zu fehlerhaft funktionierenden Vorrichtungen führen. Eine visuelle Demonstration dieser Methode ist entscheidend, da die Montage allein anhand der in Fachartikeln bereitgestellten Details schwer vorstellbar sein kann.Bereiten Sie zunächst Schichten aus qualitativem Filterpapier vor, indem Sie ein Bogenpapier auf eine Standardpapiergröße zuschneiden, um die Muster

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Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Wir präsentieren zwei Prozesse für die Mikrofabrikation von porösen Polymer-Chips für dreidimensionale Zellkultivierung. Die erste ist Heißprägen mit einem Lösemitteldampf Schweißverfahren kombiniert. Die zweite nutzt ein neu entwickeltes microthermoforming Prozess mit Ionen-Track-Technologie führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Herstellung kombiniert.

Microfabrication der Chip-Größe Gerüste für die dreidimensionale Kultivierung der Zellen

In diesem Artikel präsentieren wir ein Mikrofluidik-Chip für Einzelzellanalyse. Es ermöglicht die Quantifizierung der intrazellulären Proteine, Enzyme, Cofaktoren und zweiten Boten mittels Fluoreszenzassays oder Immunoassays.

Eine mikrofluidische Chip für die vielseitige chemische Analyse von Einzelzellen

Diese Protokollinformationen ein Verfahren zur extrazellulären Vesikeln (EVs), kleine membranöse Teilchen aus Zellen freigesetzt zu isolieren, von so wenig wie 10 ul Serumproben. Dieser Ansatz umgeht die Notwendigkeit von Ultrazentrifugation, nur wenige Minuten von Testzeit erfordert und ermöglicht die Isolation von Elektrofahrzeugen aus Proben von begrenzten Mengen.

Auf Papier basierende Vorrichtungen zur Isolierung und Charakterisierung von extrazellulärer Vesikel

Wir demonstrieren die Verwendung von gemusterten Aerosol Klebstoffe 3D Papier mikrofluidischen Vorrichtungen bauen. Diese Methode der Klebstoffapplikationsformen semipermanenten Verbindungen zwischen Schichten, Einwegvorrichtungen ermöglicht nach dem Gebrauch zerstörungsfrei demontiert und Faltung komplexer nichtplanare Strukturen zu erleichtern.

Mit Adhesive Patterning 3D Paper Mikrofluidik-Vorrichtungen bauen

Dieses Manuskript stellt ein Spritzgussverfahren microvessels zu entwickeln, die physiologischen Eigenschaften des Endothels rekapitulieren. Die Mikrofluidik-basierten Prozess erstellt Patent 3D Gefäßnetze mit tailor Bedingungen, wie Durchfluss, zelluläre Zusammensetzung, Geometrie und biochemische Steigungen. Das Herstellungsverfahren und Beispiele für mögliche Anwendungen beschrieben.

Mikrostrukturierung und Montage von 3D-Micro-Ader

Eine mikrofluidischen Biosensor-Plattform wurde entworfen und hergestellt mit kostengünstigen trocken Photoresist Filmtechnik für die rasche und sensible Quantifizierung der verschiedenen Analyten. Diese Einweg-System ermöglicht das elektrochemische Auslesen der Enzym-linked-Assays auf den Chip immobilisiert mittels der Stop-Flow-Technik.

Trockenen Film Photoresist-basierte elektrochemische mikrofluidischen Biosensor Plattform: Gerät Fertigung, On-Chip-Test Vorbereitung und Systembetrieb

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung von mikrofluidischen Geräten aus MY133-V2000, Artefakte zu beseitigen, die oft in Mikrokanälen durch unpassende Brechungsindizes zwischen Microchannel Strukturen und einer wässrigen Lösung entstehen. Dieses Protokoll verwendet einen Acryl-Halter, um die gekapselte Gerät, Verbesserung der Adhäsion chemisch und mechanisch zu komprimieren.

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Dieses Projekt ermöglicht es kleinen Laboren, eine einfach zu bedienende Plattform für die Herstellung präziser mehrschichtiger mikrofluidischer Geräte zu entwickeln. Die Plattform besteht aus einem dreidimensional gedruckten Mikroskopmasken-Alignment-Adapter, mit dem mehrschichtige mikrofluidische Geräte mit Ausrichtungsfehlern von &lt;10 μm erreicht wurden.

Design und Entwicklung eines dreidimensional gedruckten Mikroskopmasken-Alignment-Adapters für die Herstellung von mehrschichtigen mikrofluidischen Geräten

Die Mikrofluidik ist ein leistungsfähiges Werkzeug für die Entwicklung diagnostischer Tests. Oft sind jedoch teure Geräte und Materialien sowie aufwändige Fertigungs- und Handhabungstechniken erforderlich. Hier beschreiben wir das Herstellungsprotokoll eines mikrofluidischen Acrylgeräts für magnetische Mikro- und Nanopartikel-basierte Immunoassays in einer kostengünstigen und einfach zu bedienenden Umgebung.

Computer Numerical Control Micromilling of a Microfluidic Acrylic Device with a Staggered Restriction for Magnetic Nanoparticle-based Immunoassays

Dieses Protokoll beschreibt ein unkompliziertes Verfahren, bei dem praktische Kunststoff-Mikroformen für einfache Mikroprägevorgänge verwendet werden, um Mikrokanäle auf nanofibrilliertem Zellulosepapier herzustellen, wobei eine Mindestbreite von 200 μm erreicht wird.

Mikroprägung: Ein praktisches Verfahren zur Herstellung von Mikrokanälen auf Mikrofluidik auf Nanozellulosepapier

Lernen Sie die Herstellung dreidimensionaler papierbasierter Mikrofluidik-Devices für Point-of-Care-Immunoassays. Diese Methode ermöglicht parallele Fertigung mehrerer Geräte für akademische Forschungsprojekte.

Herstellung von dreidimensionalen Papierbasis Microfluidic Devices für Immunoassays

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