En este artículo se presenta un método basado en microfluídica para el confinamiento de partículas basado en el flujo hidrodinámico. Demostramos atrapando partículas estables en un punto de estancamiento de líquido mediante un mecanismo de control de retroalimentación, lo que permite el confinamiento y la micromanipulación de partículas arbitrarias en un microdispositivo integrado.
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Artículo de método
Una de microfluidos basada en hidrodinámica trampa para las partículas individuales
En este artículo
Resumen
Resumen
La capacidad de confinar y manipular las partículas individuales en una solución libre es una tecnología clave para la ciencia fundamental y aplicada. Métodos para la captura de partículas basado en técnicas ópticas, magnéticas, electrocinética y acústicos han conducido a importantes avances en la física y la biología que van desde el molecular a nivel celular. En este artículo, se introduce una nueva técnica basada en microfluidos para atrapar las partículas y la manipulación basada únicamente en el flujo de fluido hidrodinámico. Usando este método, se demuestra la captura de partículas de micro-y nano-escala en soluciones acuosas de las escalas de tiempo. La trampa de la hidrodinámica se compone de un dispositivo integrado de microfluidos con una geometría de canales cruzados ranura en la que dos corrientes opuestas convergen laminar, lo que genera un flujo planar extensional con un punto de estancamiento de líquidos (cero punto la velocidad). En este dispositivo, las partículas están confinadas en el centro de la trampa de control activo del campo de flujo para mantener la posición de la partícula en el punto de estancamiento de líquidos. De esta manera, las partículas se encuentran atrapados en una solución de forma gratuita mediante un algoritmo de control de retroalimentación a cabo con un código personalizado, construido LabVIEW. El algoritmo de control consiste en la adquisición de imágenes de una partícula en el dispositivo de microfluidos, seguido por el rastreo de partículas, la determinación de la posición de la partícula centroide, y el ajuste activo del flujo de fluidos mediante la regulación de la presión aplicada a una válvula neumática en el chip con un regulador de presión. De esta manera, el on-chip las funciones dinámicas de la válvula de medición para regular las tasas de flujo relativo en los canales de salida, lo que permite a escala fina de control de posición de estancamiento punto y la captura de partículas. La trampa de la hidrodinámica de microfluidos basada en exposiciones de varias ventajas como un método para la captura de las partículas. Atrapando hidrodinámico es posible para cualquier partícula arbitraria sin requisitos específicos de las propiedades físicas o químicas del objeto atrapado. Además, la captura hidrodinámico permite el confinamiento de un objeto "único" objetivo de suspensiones de partículas concentradas o lleno de gente, que es difícil de usar la fuerza alternativa basada en el terreno los métodos de captura. La trampa de la hidrodinámica es fácil de usar, fácil de implementar y puede ser añadido a los actuales dispositivos de microfluídica para facilitar la captura y análisis a largo plazo de las partículas. En general, la trampa de la hidrodinámica es una nueva plataforma para el confinamiento, la micromanipulación, y la observación de las partículas sin inmovilización de superficie y elimina la necesidad de campos ópticos, magnéticos y eléctricos potencialmente perturbativa de la captura sin solución de partículas pequeñas.
Protocolo
La trampa de la hidrodinámica se compone de un híbrido de dos capas (polidimetilsiloxano (PDMS) / vidrio) dispositivo de microfluidos para el confinamiento de las partículas. Los pasos 1-2 describe la fabricación de dispositivos de microfluídica, y el proceso de diseño 4.3 dispositivo de discutir y operación.
1. SU-8 de fabricación del molde (no se muestra en el video)
- Limpiar dos obleas de silicio (3 "de diámetro) con acetona y alcohol isopropílico (IPA).
- Obleas seco con N 2 y colocarlos en una placa calefactora a 65 ° C durante 1 minuto para eliminar la humedad residual.
- Girar la oblea capa # 1 ....
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Discusión
Los actuales métodos de microfluidos para la manipulación de partículas basado en el flujo hidrodinámico puede ser caracterizado como métodos de contacto basados en o sin contacto. Póngase en contacto con los métodos basados en el uso de flujo de fluidos para limitar físicamente e inmovilizar las partículas contra las paredes del canal microfabricated 9, mientras que los no-contacto métodos se basan en el flujo de circulación o microeddies 10. En este trabajo se presenta un método para la captu.......
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Divulgaciones
No hay conflictos de interés declarado.
Agradecimientos
Damos las gracias al grupo Kenis en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign útil para los debates y ofrecer generosamente el uso de las instalaciones de sala blanca.
Este trabajo fue financiado por el NIH Camino a la Independencia Premio de PI, la subvención No. 4R00HG004183-03 (Charles M. Schroeder y Tanyeri Melikhan).
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Científica Nacional a través de una Beca de Investigación de Postgrado de Eric M. Johnson-Chavarría.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Aguja roma de calibre 21 | Zephyrtronics | ZT-5-021-1-L | Para perforar orificios de acceso en PDMS |
| Jeringa plástica de 3 ml | BD Biosciences | 309585 | Para llenar la válvula con aceite |
| Obleas de Si | University Wafer | 3” P(100) pulidas por un solo lado, grado de prueba, 380 μm | |
| Cubreobjetos | VWR international | 48404-428 | 24 x 40 mm #1.5 |
| Tarjeta DAQ | National Instruments | PCI 6229 | |
| Perlas fluorescentes | Spherotech, Inc. | FP-2056-2 | 2.2 μm de rojo de Nilo |
| Fluorinert | 3M | FC 40 | Aceite fluorado transportador |
| Microscopio invertido | Olympus Corporation | IX-71 | |
| LabVIEW | National Instruments | Version 9.0f3 (32bit) | |
| Microscopio estereoscópico | Leica Microsystems | MZ6 | Para alinear la capa de control de PDMS con la capa fluidica. |
| Horno mecánico con convección | VWR international | 1300U | Para hornear dispositivos y crear láminas monolíticas de PDMS con dos capas. |
| Tubos y conectores microfluídicos | Upchurch Scientific | Tubo PFA de 1/16 x .020 y accesorios súper sin bridas | |
| PDMS | GE Healthcare | RTV 615 A&B | |
| Cámara de plasma | Harrick Scientific Products, Inc. | PDC-001 | |
| Transductor de presión | Proportion Air | DQPV1 | |
| Centrífuga de recubrimiento | Specialty Coating Systems | G3P-8 Spin Coat | |
| Fotorresistencia | MicroChem Corp. | SU 8 2050 | |
| Bomba de jeringa | Harvard Apparatus | PHD 2000 Programable | |
| Bloque de terminales | National Instruments | BNC 2110 | Para salida analógica al regulador de presión y lectura. |
| Fuente de luz colimada UV y sistema de exposición | OAI | Model 30 Enhanced Light Source |
Referencias
- Tanyeri, M., Johnson-Chavarria, E. M., Schroeder, C. M. Hydrodynamic Trap for Single Particles and Cells. Applied Physics Letters. 96, 224101-224101 (2010).
- Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. Observation of a Single-Beam Gradient Force Optical Trap for Di....
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Reimpresiones y permisos
