Name: Zweischichtiges mikrofluidisches Gerät für die kombinatorische Steckerproduktion (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-12-01T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 3 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung eines PDMS-basierten zweischichtigen Mikrofluidikgeräts für die kombinatorische Steckerproduktion in Wasser-in-Öl-Emulsionen. Diese Methode ermöglicht präzise Krebsforschung.

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Wir bedanken uns bei Stacey Martina vom NanoLab TuE für die Hilfe bei der HMDS-Gasphasenabscheidung. Diese Forschung wurde vom Institute for Complex Molecular Systems (ICMS) der TU/e und vom Gravitationsprogramm IMAGINE! (Projektnummer 24.005.009).

Aufbau einer mikrofluidischen Vorrichtung zur kombinatorischen Steckerherstellung

F. E. ist Freelancer bei TheraMe! AG. Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

In diesem Artikel wurde eine Reihe von Protokollen für die Herstellung und den Betrieb einer PDMS-basierten mikrofluidischen Vorrichtung zur automatisierten Erzeugung von kombinatorischen Bibliotheken in Wasser-in-Öl-Kammern, den sogenannten Plugs, vorgestellt. Die Kombination von Mikrofluidik mit Tröpfchentechnologie bietet eine leistungsstarke Technik zur Verkapselung kleiner Mengen von Reagenzien in einer großen Anzahl von Kompartimenten und eröffnet somit Wege für ein groß angelegtes kombinatorisches Screening.
Zuvor wurden mehrere Technologien beschrieben, um chemisch unterschiedliche Kompartimente mit Hilfe der Mikrofluidik zu erzeugen, jede mit ihren Vor- und Nachteilen. Kulesa et al.50 beschrieben eine Strategie, um Zellen mit Barcodes in Tröpfchen unter Verwendung von Mikrotiterplatten einzukapseln und diese Tröpfchen unter Verwendung eines elektrischen Feldes zusammenzuführen, um eine kombinatorische Bibliothek zu erstellen. Ein solcher Ansatz kann zwar viele Kombinationen von Tröpfchen erzeugen, ist aber durch die Notwendigkeit manueller Handhabungsschritte im Arbeitsablauf begrenzt. Tomasi et al.51 entwickelten eine mikrofluidische Plattform, um ein sphäroidhaltiges Tröpfchen (frei schwebende Zellaggregate) mit einem Stimuluströpfchen zu verschmelzen und so die Manipulation der sphäroiden Mikroumgebung zu ermöglichen. Diese Methode ermöglicht die Untersuchung wichtiger Phänomene wie Zell-Zell-Wechselwirkungen und die Wirkung von Medikamenten, hat aber einen relativ geringen Durchsatz. Eduati et al.46 und Utharala et al.47 entwickelten eine mikrofluidische Ventil-basierte Plattform, die kombinatorische Bibliotheken mit hohem Durchsatz automatisiert generieren kann. In diesen Studien werden die Ventile jedoch mit einer Braille-Vorrichtung betätigt, was umständliche Ausrichtungsschritte zwischen dem Mikroventil und dem mikrofluidischen Chip erfordert. Ein Schlüsselmerkmal des in dieser Arbeit beschriebenen Systems ist die Implementierung von pneumatischen PDMS-Ventilen zur Regulierung des Flüssigkeitsflusses in den Eingangskanälen. Da diese Ventile PDMS-basiert sind, können sie relativ reibungslos in die Fertigungsschritte des Mikrofluidik-Chips integriert werden. Darüber hinaus sind sie eine relativ einfache Möglichkeit, den Flüssigkeitsfluss in den Einlasskanälen zu steuern, da sie durch Ausüben von Druck durch eine externe Gasquelle betätigt werden können. Schließlich können die Dauer und die Reihenfolge der Druckbeaufschlagung und -entlastung dieser Ventile programmiert werden, wodurch die Produktion unterschiedlicher Populationen von Stopfen in einer Weise mit hohem Durchsatz automatisiert wird. Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Verwendung von konstanten Druckregimen für die Injektion von Reagenzien durch den Einlass, was es ermöglicht, auf den Einbau von Abfallkanälen zu verzichten, um die Druckansammlung zu verringern, die in einem konstanten Durchflussbereich auftritt. Dies vereinfacht das Gerätedesign, reduziert den Bedarf an zusätzlichen Ventilen und Hardware zur Steuerung der Ventile des Abfallkanals und minimiert die Verschwendung von Reagenzien.
Während die Herstellung von Geräten mit PDMS relativ unkompliziert ist, erfordert die Implementierung solcher Geräte die Verwendung umfangreicher Hardware-Utensilien wie die pneumatischen Magnetventile (zur Steuerung der Betätigung der PDMS-Ventile), Druckpumpen (zur Steuerung des Durchflusses von Einlass- und Ölreagenzien) und Softwareprogramme (zur Regelung der Magnetventile). Obwohl sie eine erhebliche Investition darstellen, bietet ein solches Setup Konsistenz und Zuverlässigkeit für den erfolgreichen Betrieb des Geräts. Darüber hinaus sind die in diesem Protokoll beschriebenen Hardwarekomponenten und die Architektur modular aufgebaut. Daher können für einige Module Alternativen verwendet werden, um Kosten zu senken oder sie an einen bestimmten Bedarf anzupassen. Zum Beispiel gibt es eine Vielzahl von Pumpen, die je nach Nutzen, Budget, Verfügbarkeit und Komfort verwendet werdenkönnen 52,53,54. Zusätzliche Komponenten, wie z. B. Flüssigkeitsbehälter und Temperaturregler, können für empfindliche Einlassreagenzien eingebaut werden23. Darüber hinaus kann dieses Design nach oben oder unten skaliert werden, um spezifischen wissenschaftlichen Anforderungen gerecht zu werden. Zum Beispiel wird in dieser Arbeit ein Prototyp mit acht Eingängen beschrieben, der es ermöglicht, acht einzigartige Reagenzien zu kombinieren, um Stopfen herzustellen. Dies kann auf ein Gerät mit 16 Eingängen hochskaliert werden, was eine höhere Anzahl von Eingängen und größere Kombinationen davon ermöglicht. Folglich werden zusätzliche Steuerkanäle und Magnetventile benötigt, um die Einlässe zu adressieren, aber ein solcher Prototyp ermöglicht die Generierung größerer und vielfältigerer kombinatorischer Bibliotheken. Schließlich wird in dieser Arbeit jede Pfropfenpopulation durch die Öffnung von drei der acht wässrigen Einlässe der mikrofluidischen Vorrichtung erzeugt. Es wurde beobachtet, dass für eine solche Konfiguration ein Druck von etwa 200 mbar für die Ölreagenzien und 400 mbar für die wässrigen Reagenzien einem Regime der Stopfenproduktion entsprach, das ausschließlich durch Ventilbetätigung angetrieben wird. Wenn höhere Drücke auf das/die Öl(e) ausgeübt wurden, wurde ein Aufbrechen der Stopfen beobachtet, und die Anwendung niedrigerer Drücke führte zu einer Verschmelzung der Stopfen. Das optimale Druckregime für die Herstellung von Stopfen hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie z. B. der Anzahl der Einlässe, die zur Bildung eines Stopfens beitragen, der Art und Viskosität der Flüssigkeiten sowie den Abmessungen der Kanäle und sollte bei Bedarf optimiert werden.
Einer der Nachteile des Betriebs in einem konstanten Druckregime besteht darin, dass Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten bei konstantem Druck unterschiedliche Durchflussraten aufweisen. Daher muss sichergestellt werden, dass die wässrigen Reagenzien, die durch die Einlässe fließen, vergleichbare Viskositäten aufweisen. Die Verwendung von Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität beeinflusst nicht nur die Strömung in den Einlasskanälen, sondern auch die Pfropfenbildung am T-Übergang und beeinträchtigt dadurch die Zusammensetzung der Pfropfenpopulationen. Ein weiterer Nachteil ist die Kontamination einer Stopfenpopulation durch Restreagenzien am T-Übergang. Wenn das Gerät zwischen der Produktion verschiedener Steckerpopulationen umschaltet, neigt der erste/letzte Stecker in der Sequenz jeder Population dazu, durch die vorherige oder die folgende Population verunreinigt zu werden. Dies kann überwunden werden, indem zusätzliche Replikate jeder Population erstellt und der kontaminierte Pfropfen während der Analyse ausgeschlossen wird. Schließlich gibt es auch das Potenzial für Schwankungen zwischen einzelnen Geräten, die sich aus Inkonsistenzen in der Herstellung und/oder externen Quellen (Druckschwankungen) ergeben. Dieses Problem kann gemildert werden, indem ein einzelner mikrofluidischer Chip mehrmals wiederverwendet wird und sichergestellt wird, dass ein vollständiger Lauf einer kombinatorischen Bibliothek auf einem einzigen Chip durchgeführt wird, um die Auswirkungen dieser Inkonsistenzen zu minimieren.
Das mikrofluidische Gerät und der begleitende Satz von Betriebsprotokollen, die in diesem Artikel vorgestellt werden, wurden verwendet, um die Herstellung einer quantitativen kombinatorischen Bibliothek von Steckern zu demonstrieren. Diese Plattform kann daher schnell kombinatorische Bibliotheken unterschiedlicher Steckerpopulationen mit hohem Durchsatz generieren. Infolgedessen können solche Technologien für eine Vielzahl von Screening-Zwecken eingesetzt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf das kombinatorische Wirkstoffscreening an Patientenbiopsieproben - wobei eine kleine Anzahl von Zellen, die aus einer Biopsie gewonnen werden, in einer großen Anzahl von Tröpfchen verteilt und mit einer großen Kombination des Krebsmedikaments behandelt werden kann, um die individuelle Therapie für eine bestimmte Patientenprobe zu optimieren - und somit die personalisierte Krebstherapie zu beschleunigen46, 48,55.

Die Mikrofluidik ermöglicht die Manipulation kleiner Mengen von Flüssigkeiten in Mikrokanälen1. Der Funktionsumfang typischer mikrofluidischer Geräte beträgt Dutzende bis Hunderte von Mikrometern, was die Miniaturisierung chemischer und biologischer Reaktionen ermöglicht, wodurch solche Reaktionen mit relativ kleinen Mengen an Reagenzien durchgeführt werden können. Ursprünglich wurden mikrofluidische Bauelemente mit Materialien wie Silizium2 und Glas3 hergestellt. Obwohl sie noch in Gebrauch sind4, werfen sie bestimmte Probleme auf, wie z. B. Lösungsmittelverträglichkeit, hohe Herstellungskosten und Schwierigkeiten bei der Integration von Steuerungen für den Flüssigkeitsdurchfluss 5,6. PDMS-basierte Fertigungsmethoden, die als Softlithographie bezeichnet werden, bieten eine kostengünstige Alternative für das Rapid Prototyping von Bauelementen7 und eine Möglichkeit zur Herstellung komplexer mehrschichtiger Bauelemente8. Das Hinzufügen von Ventilen und Pumpen zu PDMS-Geräten ermöglicht die Steuerung der Leitung und Geschwindigkeit von Flüssigkeiten in Geräten 9,10. Es wurden mehrere Verfahren entwickelt, um Mikroventile in einer reversiblen oder irreversiblen Weise zu entwerfen und zu betätigen - zum Beispiel Bimetallventile aus Silizium und Aluminium, die thermisch betätigt werden11 oder unter Verwendung von Gas, das aus einer elektrochemischen Reaktion erzeugt wird, um eine Siliziumnitridmembran12 abzulenken. Gu et al. demonstrieren die Verwendung der mechanischen Stifte einer Braillezeile, um Druck auf Mikrokanäle auszuüben, um den Durchflusszu regulieren 13. Eine Reihe von Mikroventilen, die an Popularität gewonnen haben, sind die pneumatischen PDMS-basierten Ventile, die von der Gruppe von StephenQuake 14 entwickelt wurden. Typischerweise bestehen solche Ventile aus zwei orthogonalen Mikrokanälen - einem Strömungskanal und einem Steuerkanal. Bei der Druckbeaufschlagung des Steuerkanals lenkt eine dünne PDMS-Membran auf den Strömungskanal ab, schließt ihn und unterbricht dadurch den Flüssigkeitsfluss. Nach dem Druckabfall entspannt sich die Membran, wodurch der Strömungskanal geöffnet wird und der Flüssigkeitsfluss wieder aufgenommen werden kann. PDMS-Ventile ermöglichen somit eine robuste und reversible Durchflussregelung, da der Steuerkanal mehrfach unter Druck gesetzt und drucklos gemacht werden kann15. Da solche Ventile durch die Anwendung von Druck betätigt werden können, eröffnen sie außerdem Wege für die digitale Steuerung und Automatisierung16. Da sie aus dem gleichen Material bestehen, können sie außerdem nahtlos in die Herstellung von PDMS-basierten Bauelementen unter Verwendung von Softlithographie-Techniken integriert werden 8,17,18. Diese Eigenschaften machen PDMS-Ventile zu einer attraktiven Wahl für die Durchflussregelung in mikrofluidischen Geräten. Thorsen et al. nutzten das Prinzip solcher Ventile, um einen fluidischen Multiplexer - eine kombinatorische Anordnung von Pneumatikventilen - zu entwerfen, der fast tausend Eingangsströmungskanäle mit zwanzig Steuerkanälen anspricht19. Dieses Prinzip wurde erweitert, um Flüssigkeiten selektiv zu mikrofluidischen In-Chip-Chemostaten zu leiten, so dass einzigartige Reaktionen gleichzeitig in jedem Reaktor 20,21,22,23 durchgeführt werden können. Solche Mikroreaktoren sind zwar nützlich, um die Verwendung begrenzter Reagenzien zu optimieren, können jedoch nicht mehrere Reaktionen parallelisieren und sind für Hochdurchsatzstudien nicht ausreichend.
Die Tröpfchenmikrofluidik ist eine Unterkategorie der Mikrofluidik, die die Erzeugung von Tröpfchen durch die Manipulation eines nicht mischbaren, mehrphasigen Flüssigkeitsflusses in mikrofluidischen Gerätenumfasst 24. Bei der Tröpfchenbildung handelt es sich um das Aufbrechen einer kontinuierlichen Flüssigkeit durch Einbringen einer nicht mischbaren Flüssigkeit, was zu einem Abklemmen aufgrund der Instabilität der Grenzflächenenergie und zur Bildung einer Emulsionführt 25. Tenside helfen bei der Bildung von abgerundeten Tröpfchen, wenn Emulsionen den Mikrokanal verlassen, indem sie die Grenzflächenenergienstabilisieren 26. Größere Tröpfchen, die als Stopfen bezeichnet werden, sind weniger stabil und können in einem Haltefach (z. B. einem Schlauchstück) als eine Anordnung von wässrigen Kompartimenten gesammelt werden, die auf beiden Seiten von einer oder mehreren nicht mischbaren Flüssigkeiten beabstandet sind27. Neben der Miniaturisierung und Kompartimentierung bietet die Tröpfchen-Mikrofluidik auch einen erhöhten Durchsatz biologischer Reaktionen, da eine große Anzahl monodisperser Tröpfchen hergestellt werden kann - jeder dient als Nanoreaktor28. Einmal erzeugte Tröpfchen können auch weiteren Manipulationen unterzogen werden, wie z. B. der Spaltung29,30, der Fusion31,32, der Sortierung33,34 und der Assemblage zu Strukturen höherer Ordnung35,36. Die Tröpfchen-Mikrofluidik hat mehrere wissenschaftliche Bereiche und Technologien revolutioniert - von PCR37 bis zur Einzelzell-Transkriptomik38, von der Wirkstoffforschung39,40 bis zur Virologie41, von der Next-Generation-Sequenzierung42 bis zur chemischen Synthese43.
Die Integration von PDMS-basierter Softlithographie und Mikroventilen mit Tröpfchentechnologie ist eine wirksame Kombination, die die Regulierung der Flüssigkeitsströmung in Mikrokanälen und die anschließende Kontrolle des Tröpfchengehalts ermöglicht. Abhängig von der Öffnung und dem Schließen von Kanälen ist es möglich, unterschiedliche Populationen von Tröpfchen mit jeweils einer spezifischen Zusammensetzung zu erzeugen. Eine solche Plattform könnte biochemische Reaktionen miniaturisieren, kompartimentieren und parallelisieren und daher eine nützliche Technik für das kombinatorische Screening sein44. Kombinatorisches Screening ist eine Hochdurchsatzmethode zur Erzeugung von Zehntausenden von Kombinationen ausgewählter Reagenzien zur Herstellung von Bibliotheken, die aus einzelnen Populationen bekannter Zusammensetzung bestehen. Kombinatorisches Screening wurde verwendet, um synergistische Effekte zwischen Arzneimitteln und Antibiotika zur Hemmung des Bakterienwachstums zu entdecken45. Im Bereich der Krebstherapie wurde das kombinatorische Screening eingesetzt, um Kombinationen von Krebsmedikamenten für einen bestimmten Patienten zu testen und damit die personalisierte Therapie voranzutreiben46,47. Mathur et al. haben auf dieser Technologie aufgebaut, indem sie einen kombinatorischen DNA-Barcoding-Ansatz zur Bewertung von Transkriptomveränderungen im Hochdurchsatz-Wirkstoffscreening integriert haben48. Daher ist das kombinatorische Screening eine leistungsfähige, aber noch im Entstehen begriffene Technologie, und es besteht ein Bedarf an der Entwicklung verschiedener mikrofluidischer Technologien, um solche Screening-Verfahren durchzuführen und zu erleichtern.
Das Ziel dieses Manuskripts ist es, einen vollständigen Satz von Protokollen für die Herstellung einer zweischichtigen mikrofluidischen Vorrichtung vorzustellen, die in der Lage ist, eine kombinatorische Bibliothek von Wasser-in-Öl-Pfropfen zu erzeugen, und die für den Betrieb einer solchen Vorrichtung erforderliche Hardware und Software zu beschreiben. Der Flüssigkeitsfluss wird über druckgesteuerte Pneumatikventile auf PDMS-Basis geregelt, die wiederum von einem benutzerdefinierten LabVIEW-Programm gesteuert werden. Der Fluss der Reagenzien im Gerät wird mit handelsüblichen Druckpumpen erreicht. Es wird ein Prototyp mit acht Einlässen vorgestellt, wobei ein Stopfen durch den Inhalt von drei Einlässen gebildet wird, die jeweils ein wässriges Reagenz enthalten. Die wässrige Phase trifft auf eine kontinuierliche Ölphase, und an einem T-Übergang mit einer Frequenz von 0,33 Hz werden Stopfen hergestellt. Die Funktionsweise des Systems wird durch die Erstellung einer quantitativen Bibliothek demonstriert, die drei verschiedene Populationen von Fluoreszenzpfropfen enthält. Diese Technologie und eine Reihe von Protokollen werden dazu beitragen, die Produktion kombinatorischer Bibliotheken für Hochdurchsatz-Screening-Zwecke zu beschleunigen.

<table><tbody><tr><td>1,1,3,3 Tetramethyldisiloxan</td><td>Merck Life Science NV</td><td>MFCD00008256</td><td></td></tr><tr><td>4-Kanal digitales Ein-/Ausgabemodul</td><td>WAGO Kontakttechnik GmbH</td><td>750-504</td><td></td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Boom Labs</td><td>BOOMSKEUZW3</td><td></td></tr><tr><td>Analysis Software</td><td>Technische Universität Eindhoven</td><td>https://github.com/SysBioOncology/BilayerMicrofluidicsAnalysis_JoVE</td><td></td></tr><tr><td>AZ 40XT 11D</td><td>Merck Life Science NV&nbsp;</td><td>212299</td><td>&nbsp; Positiver Fotolack&nbsp;</td></tr><tr><td>AZ 726 MIF Entwickler</td><td>Merck Life Science NV</td><td>10055824960</td><td>Entwickler für positiven Fotolack</td></tr><tr><td>Biopsy Punch, Rapid Core</td><td>World Precision Instruments Germany, GMBH</td><td>504529</td><td>0,75 mm ID, W/Plunge</td></tr><tr><td>Blue Lebensmittelfarbe</td><td>PME</td><td>FC1036</td><td></td></tr><tr><td>Controller Endmodul&nbsp;</td><td>WAGO Kontakttechnik GmbH&nbsp;</td><td>750-600</td><td></td></tr><tr><td>Ethernet-Controller&nbsp;</td><td>WAGO Kontakttechnik GmbH&nbsp;</td><td>750-881</td><td></td></tr><tr><td>FC-40</td><td>Merck Millipore</td><td>F9755-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Fluigent Durchflusseinheit</td><td>Fluigent</td><td>FLU-S-D</td><td></td></tr><tr><td>Fluigent Drucksystem&nbsp;</td><td>Fluigent&nbsp;</td><td>MFCS-EZ&nbsp;</td><td>0 - 2 bar</td></tr><tr><td>Fluoreszein</td><td>Merck Life Science NV</td><td>MFCD00005050</td><td></td></tr><tr><td>Heizplatte&nbsp;</td><td>Torrey Pines Wissenschaftlich&nbsp;</td><td>HP61</td><td></td></tr><tr><td>Inverses Mikroskop&nbsp;</td><td>Nikon Instrumente&nbsp;</td><td>Eclipse Ti-E</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Boom Labs</td><td>BOOMSKEUZE3</td><td></td></tr><tr><td>LabVIEW (Softwareversion 20)</td><td>Technische Universität Eindhoven</td><td>https://github.com/SysBioOncology/BilayerMicrofluidicsAnalysis_JoVE/tree/main/LabVIEW_8_inlet_device_ VERSION_1</td><td>Alle Dateien wurden für LabVIEW Version 20 gespeichert. Es wird empfohlen, diese Version oder höher zu verwenden, um die Dateien zu öffnen.</td></tr><tr><td>Luer-Stubs&nbsp;</td><td>Instech Laboratories, Inc.&nbsp;</td><td>LS23</td><td>23 ga, 0,5"</td></tr> <tr><td>männlicher Luer-auf-Widerhaken-Steckverbinder&nbsp;</td><td>Cole Parmer&nbsp;</td><td>45505-32&nbsp;</td><td>3/32" Innendurchmesser</td></tr><tr><td>MasterFlex PTFE-Schlauch</td><td>Avator/VWR</td><td>48634</td><td></td></tr><tr><td>Objektträger</td><td>VWR</td><td>470150-480</td><td></td></tr><tr><td>Objektträger&nbsp; Plain</td><td>Corning</td><td>2947-75X50</td><td></td></tr><tr><td>Mineralöl</td><td>Merck Millipore</td><td>330760-1L</td><td></td></tr><tr><td>mr DEV 600</td><td>Micro resist Technology</td><td>R815100</td><td>Entwickler für Negativ-Fotolack</td></tr><tr><td>Oven</td><td>Thermo Scientific</td><td> Heraeus T6P 50045757</td><td></td></tr><tr><td>Sauerstoff-Plasma-Asche</td><td>Quorum Technologies</td><td>K1050X</td><td></td></tr><tr><td>Photomask</td><td>CAD/Art Services, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Photomask Design</td><td>Technische Universität Eindhoven (Adaptiert von Merten Lab, EPFL)</td><td>https://github.com/SysBioOncology/BilayerMicrofluidicsAnalysis_JoVE/blob/main/8_inlet_JoVE_device_design.dwg</td><td></td></tr><tr><td>Pneumatische Ventilanordnung</td><td>FESTO</td><td></td><td>1x 8 Ventilanordnung, Normal geschlossene Ventile</td></tr><tr><td>Silikonwafer</td><td>Silikonmaterialien</td><td></td><td>< 1-0-0>, Durchmesser 100 mm, 525 &mu; m Dicke</td></tr><tr><td>Einschneidige Klingen&nbsp;</td><td>GEM Scientific</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Soft Schläuche</td><td>Fluigent</td><td></td><td>1 mm ID, 3 mm AD</td></tr><tr><td>Spin Coater&nbsp;</td><td>Laurell Technologies Corporation&nbsp;</td><td>WS-650MZ-23NPPB</td><td></td></tr><tr><td>Stereomikroskop&nbsp;</td><td>Olympus Corporation&nbsp;</td><td>SZ61</td><td></td></tr><tr><td>SU-8 3050</td><td>Kayakli Advanced Materials</td><td>Y311075 1000L1GL</td><td>Negativ-Fotolack</td></tr><tr><td>Sylgard 184 Silikon-Elastomer-Kit (PDMS)</td><td>Dow</td><td>1317318</td><td></td></tr><tr><td>Spritze</td><td>B Braun Injekt - F Feindosierspritze</td><td>10303002</td><td></td></tr><tr><td>UV-LED-Belichtungssystem</td><td>Idonus</td><td>UV-EXP150S-SYS</td><td></td></tr><tr><td>Vakuumpumpe</td><td>&nbsp; Vacuumbrand GmbH&nbsp;</td><td>MD1C</td><td></td></tr><tr><td>Waagen&nbsp;</td><td>Sartorius&nbsp;</td><td>M-Beweis</td><td></td></tr></tbody></table>

zweischichtiges mikrofluidisches gerät für die kombinatorische steckerproduktion

Bilayer Microfluidic Device for Combinatorial Plug Production

Die Tröpfchen-Mikrofluidik ist ein vielseitiges Werkzeug, das die Durchführung einer großen Anzahl von Reaktionen in chemisch unterschiedlichen Nanoliter-Kompartimenten ermöglicht. Solche Systeme wurden verwendet, um eine Vielzahl von biochemischen Reaktionen zu verkapseln - von der Inkubation einzelner Zellen bis zur Durchführung von PCR-Reaktionen, von der Genomik bis zur chemischen Synthese. Die Kopplung der mikrofluidischen Kanäle mit Regelventilen ermöglicht die Kontrolle über deren Öffnen und Schließen und ermöglicht so die schnelle Produktion großer kombinatorischer Bibliotheken, die aus einer Population von Tröpfchen mit einzigartigen Zusammensetzungen bestehen. In dieser Arbeit werden Protokolle für die Herstellung und den Betrieb einer druckgetriebenen, PDMS-basierten zweischichtigen mikrofluidischen Baurichtung vorgestellt, die zur Erzeugung kombinatorischer Bibliotheken von Wasser-in-Öl-Emulsionen, sogenannten Plugs, verwendet werden kann. Durch die Integration von Softwareprogrammen und mikrofluidischer Hardware kann der Fluss der gewünschten Flüssigkeiten im Gerät gesteuert und manipuliert werden, um kombinatorische Pfropfenbibliotheken zu generieren und die Zusammensetzung und Menge der konstituierenden Pfropfenpopulationen zu steuern. Diese Protokolle werden den Prozess der Generierung kombinatorischer Screens beschleunigen, insbesondere um das Ansprechen von Medikamenten in Zellen aus Biopsien von Krebspatienten zu untersuchen.

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

Droplet microfluidics is a versatile tool that allows the execution of a large number of reactions in chemically distinct nanoliter compartments. Such ...

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