Una de microfluidos basada en hidrodinámica trampa para las partículas individuales

Resumen

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.

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)

1. Limpiar dos obleas de silicio (3 "de diámetro) con acetona y alcohol isopropílico (IPA).
2. Obleas seco con N ₂ y colocarlos en una placa calefactora a 65 ° C durante 1 minuto para eliminar la humedad residual.
3. Girar la oblea capa # 1 ....

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.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
aguja roma de calibre 21	Zephyrtronics	ZT-5-021-1-L	Para perforar orificios de puerto en PDMS
Jeringa de plástico de 3 ml	BD Biosciences	309585	Para llenar la válvula con aceite
Obleas de Si	University Wafer		3” P(100) pulido a una cara 380 μ m grado de prueba
Cubierta de vidrio	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 #x03BC; m Rojo del Nilo
Fluorinert	3M	FC 40	Aceite portador fluorado
Microscopio invertido	Olympus Corporation	IX-71
LabVIEW	National Instruments	Versión 9.0f3 (32bit)
Microscopio estereoscópico	Leica Microsystems	MZ6	Para alinear la capa de control PDMS con la capa fluida.
Horno mecánico de convección	VWR international	1300U	Para dispositivos de horneado para crear losas monolíticas de PDMS con dos capas.
Tubos y conectores microfluídicos	Upchurch Scientific		1/16 x .020 Tubos de PFA y accesorios supersin brida
PDMS	GE Healthcare	RTV 615 A& B
Cámara de plasma	Harrick Scientific Products, Inc.	PDC-001
Transductor de presión	Proporción de aire	DQPV1
Recubrimiento	Sistemas de recubrimiento especiales	G3P-8 Recubrimiento
giratorio fotorresistente	MicroChem Corp.	SU 8 2050
Bomba de jeringa	Harvard Apparatus PHD	2000 Bloque de terminales programable
	National Instruments	BNC 2110	Para salida analógica al regulador de presión y lectura.
Fuente de luz colimada UV y sistema de exposición	OAI	modelo 30 Fuente