Acustoforesis microfluídica para la separación fluvial de bacterias gramnegativas utilizando perlas de afinidad aptámero

Resumen

Este documento describe la fabricación y operación de chips acústoforeticos microfluídicos utilizando la técnica de acustoforesis microfluídica y microperlas modificadas con aptámero que se pueden usar para el aislamiento rápido y eficiente de bacterias Gram-negativas de un medio.

Resumen

Este artículo describe la fabricación y operación de chips acústoforéticos microfluídicos utilizando una técnica de acustoforesis microfluídica y microperlas modificadas con aptámero que se pueden usar para el aislamiento rápido y eficiente de bacterias Gram-negativas de un medio. Este método mejora la eficiencia de separación utilizando una mezcla de microcanales largos y cuadrados. En este sistema, la muestra y el búfer se inyectan en el puerto de entrada a través de un controlador de flujo. Para el centrado de cuentas y la separación de muestras, la alimentación de CA se aplica al transductor piezoeléctrico a través de un generador de funciones con un amplificador de potencia para generar fuerza de radiación acústica en el microcanal. Hay un canal bifurcado tanto en la entrada como en la salida, lo que permite la separación, purificación y concentración simultáneas. El dispositivo tiene una tasa de recuperación del >98% y una pureza del 97,8% hasta una concentración de dosis 10x. Este estudio ha demostrado una tasa de recuperación y pureza más alta que los métodos existentes para separar las bacterias, lo que sugiere que el dispositivo puede separar las bacterias de manera eficiente.

Introducción

Se están desarrollando plataformas microfluídicas para aislar bacterias de muestras médicas y ambientales, además de métodos basados en transferencia dieléctrica, magnetoforesis, extracción de perlas, filtrado, microfluídica centrífuga y efectos inerciales, y ondas acústicas superficiales ^1,2. La detección de bacterias patógenas se continúa mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), pero suele ser laboriosa, compleja y^{lenta 3,4}. Los sistemas de acustoforesis microfluídica son una alternativa para abordar esto a través de un rendimiento razo....

Protocolo

1. Diseño del chip de acustoforesis microfluídica

NOTA: La Figura 1 muestra un esquema de la separación y recolección de microperlas diana de microcanales por acustoforesis. El chip de acustoforesis microfluídica está diseñado con un programa CAD.

1. Diseñe un chip de acustoforesis microfluídica que utilice una mezcla de perlas modificadas con aptámero y perlas de poliestireno (PS) recubiertas de estreptavidina correspondientes al tamaño de las bacterias para estudiar el rendimiento de separación del dispositivo.
2. Diseñe un chip de acustoforesis microfluídica que recoja las perl....

Resultados

La Figura 5 muestra la imagen del flujo de cuentas en función del voltaje PZT (OFF, 0.1 V, 0.5 V, 5 V). En el caso del chip acústoforético introducido en este estudio, se confirmó que a medida que aumentaba el voltaje del PZT, aumentaba la concentración central de las perlas de 10 μm. La mayoría de las perlas de 10 μm se concentraron en el centro a 5 V del voltaje PZT. A través de este resultado, se generó una frecuencia resonante de 3.66 MHz en un generador de funciones de un solo canal, y .......

Discusión

Desarrollamos un dispositivo microfluídico de levitación sónica para capturar y transferir bacterias GN de muestras de cultivo a alta velocidad basado en un método de funcionamiento continuo según su tamaño y tipo, y microperlas modificadas con aptámero. El microcanal largo y cuadrado permite un diseño más simple y una mayor rentabilidad para la acustoforesis 2D que la reportada anteriormente 20,21,22,23,24,25,26.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
1 y micro; m microperlas de poliestireno	Bang Laboratories	PS04001	Perlas de tamaño de célula
10 y micro; m Microperlas recubiertas de estreptavidina	Bang Laboratories	CP01007	Perlas de afinidad de aptámero
Oblea de silicona de 4 pulgadas/molde SU-8	4science	29-03573-01	Componentes del chip
Aptámero	Tecnologías de ADN integrado	GN3-6'RNA	para la conjugación de bacterias
Vidrio de borosilicato	Schott	BOROFLOAT 33	Componentes de la
centrífuga	Daihan	CF-10	Partículas de desperdicio
Pegamento de cianoacrilato	3M	AD100	Adjuntar PZT al microchip
Escherichia coli DH5 y alfa;	KCTC	KCTC2571	Bacterias objetivo
Generador funcional	GW Instek	AFG-2225	Frecuencia de generación
Cámara de alta velocidad	Photron	FASTCAM Mini	Observación de la separación
Placa calefactora	Como uno	HI-1000	Placa calefactora para el curado de PDMS LÍQUIDO
JERINGA KOVAX-JERINGA 10 mL Jeringa	Koreavaccine	22G-10ML	Llene el canal de acustoforesis microfluídica con agua desmineralizada sin burbujas.
Polidimetilsiloxano líquido, PDMS	Dow Corning Inc.	Sylgard 184	Componentes de la viruta
LB Caldo Miller	BD Difco	244620	Cultivo celular (medio Luria-Bertani)
Microscopio	Olympus Corp.	IX-81	Observación de la separación
Tampón PBS	Capricornio científico	PBS-1A	Bacterias de desgaste
Tubos de PEEK	Saint-Gobain Ppl Corp.	AAD04103	Inyectar o recoger partículas
Transductor piezoeléctrico	Fuji Ceramics	C-213	Generar onda específica en el canal
Amplificador de potencia	Amplificador de investigación	75A250A	Frecuencia de amplificación
Controlador de presión/μ flucon	AMED	AMED-μ flucon	Control del controlador de presión/caudal de aire
Tampón Tris-HCl	invitrogen	15567027	Partículas de desgaste
Rotador de tubos	SeouLin Bioscience	SLRM-3	Modificación de aptámero y cordón

de chip