Ein vielseitiges Kit basierend auf digitaler Mikrofluidics Droplet-Betätigung für die wissenschaftliche Bildung

Wir präsentieren ein digitales Mikrofluidik-Schulungskit, das auf einer handelsüblichen Leiterplatte basiert, die es dem Benutzer ermöglicht, praktische Erfahrungen mit digitaler Mikrofluidik zu sammeln. Dies ist eine praktikable, kostengünstige Lösung für die Bildung, vorausgesetzt, dass digitale PCB-Designdateien gemeinsam genutzt werden können. Wir schlagen vor, digitale Mikrofluidik als pädagogisches Werkzeug zu verwenden, da Tröpfchen auf generischen Elektroden-Array-Plattformen manipuliert werden.

Benutzer können auf einem erweiterten Satz von elektronischen Komponenten nutzen, die jetzt für Do-it-yourself-Anwendungen gut zugänglich sind, um die elektronische Schnittstelle mit den Tröpfchen zu nutzen. Demonstriert wird das Verfahren von Yu Hao Guo, einem Doktoranden des Yang-Labors. Beginnen Sie mit dem Löten der Oberflächenhalterungwiderstände, Transistoren und Leuchtdioden auf die Leiterplatte.

Schließen Sie den Ausgang der Hochspannungs-Netzteilplatine mit den gelöteten Komponenten an die Leiterplatte an. Schließen Sie dann die Batterie an die Spannungsverstärkerplatine an, um die Spannung von sechs Volt auf 12 Volt zu erhöhen. Schließen Sie den Feuchtigkeitssensor, den Ultraschall-Piezozerstäuber und das Zerstäuber-Treiberboard an die Mikrocontrollerplatine an.

Schalten Sie den Mikrocontroller mit dem bereitgestellten Zusatzcode ein. Stellen Sie den variablen Widerstand der Hochspannungsplatine ein und verwenden Sie das digitale Multimeter, um die Spannung der EWOD-Elektrode zu messen. Tragen Sie saubere Nitrilhandschuhe und tragen Sie 10 Mikroliter fünf Centistoke Silikonöl auf den Elektrodenbereich mit einer Mikropipette auf.

Das Öl gleichmäßig auf den Elektrodenbereich mit einem Finger verteilen. Schneiden Sie ein Stück Lebensmittelfolie mit den Abmessungen 2,5 mal vier Zentimeter und legen Sie es auf die Elektrode. Silikonöl mit einer Mikropipette auf den Elektrodenbereich auftragen und gleichmäßig verteilen.

Um ein Chemilumineszenzexperiment durchzuführen, legen Sie zwei bis fünf Mikroliter Luminollösung mit einer Mikropipette auf die Zielelektrode. Legen Sie 10 Mikroliter 0,1% Kaliumferrocyanid auf die Elektrode, die als Tröpfchen zur Elektrobenetzung bewegt werden kann. Schalten Sie den Mikrocontroller ein, so dass das Kaliumferrocyanid-Tröpfchen mit dem Luminol verschmilzt.

Für die fluoreszierende Bildgebung schneiden Sie ein halbtransparentes Band stück stück und legen Es zwischen die Anregungsleuchtdiode und EWOD-Elektroden. Befestigen Sie den Emissionsglasfilter mit Klebeband an der Kamera des Smartphones und legen Sie 10 Mikroliter der Kaliumferrocyanidlösung auf die Elektroden. Nehmen Sie das Video der Tröpfchenbetätigung mit einem Smartphone auf.

Für die langfristige Tröpfchenbetätigung einen Milliliter Wasser auf den Ultraschallzerstäuber legen. Legen Sie ein Tröpfchen Kaliumferrocyanid und schalten Sie den Mikrocontroller ein. Schließen Sie dann sofort den Deckel des Gehäuses.

Überprüfen Sie die Tröpfchenbetätigung nach einer Stunde. Hier wird eine repräsentative Tröpfchenbewegung angezeigt. Für das Chemilumineszenzexperiment wird das Tröpfchen Ferrocyanid betätigt, um sich zu bewegen und mit dem vorgelagerten Luminoltröpfchen auf der Zielelektrode nach 12 Sekunden zu mischen.

Hier wird eine schematische Einrichtung einer LED als Lichtquelle für Anregung, ein halbtransparentes, klares Büroband als Lichtdiffusor und der direkt an der Smartphone-Kamera angeschlossene Emissionsfilter angezeigt. Die fluoreszierende Bildgebung des Fluorescein-Isothiocyanats im Dunkeln wird als Ergebnis des halbtransparenten Bandes gesehen, das als Diffusor dient, um das Anregungslicht gleichmäßig zu verteilen. Bei einem Langzeitexperiment kann eine erfolgreiche Tröpfchenbetätigung beobachtet werden.

Repräsentative Feuchtedaten unter Der Einwirkung eines Ultraschallzerstäubers werden hier gezeigt. Dieses Protokoll kann verwendet werden, um ein Schulungskit auf der Grundlage digitaler Mikrofluidik zu entwickeln. Als spezifisches Beispiel wird ein Luminol-basiertes Chemilumineszenzexperiment berichtet.

Das Kit kann in kurzer Zeit und mit minimaler Ausbildung in Elektronik montiert werden. Das hier beschriebene vereinfachte Experiment kann auf andere Experimente ausgedehnt werden. Beispielsweise kann ein Papiertestkit verwendet werden, indem der Tröpfchen auf das zu absorbierende Papier bewegt wird.

Ein Mikrocontroller mit Schnittstellenlogikschaltung kann auch hinzugefügt werden, um eine anspruchsvollere digitale Steuerung und Programmierbarkeit zu bieten. Dieses Protokoll kann nicht-professionellen Enthusiasten davon profitieren, Elektronik zu lernen und anzuwenden, um ihre Kenntnisse auf diesem Gebiet weiter zu erweitern.