Cuentas de la separación y las células en varios canales de dispositivos de microfluidos Con dielectroforesis y de flujo laminar

El objetivo general de este procedimiento es manipular células y perlas dentro de dispositivos microfluídicos mediante electroforesis D o DEP utilizando placas de circuito impreso o PCB. Esto se logra diseñando y preparando primero los electrodos de PCB y los canales microfluídicos. El segundo paso del procedimiento es preparar el ensamblaje microfluídico de PCB y las soluciones de cordón y celda.

El tercer paso del procedimiento es llenar los canales con medios de baja conductividad, luego cargar las perlas y las celdas. El paso final del procedimiento es conectar el ensamblaje de PCB con el amplificador de potencia y el generador de funciones, y luego iniciar DEP. En última instancia, se pueden obtener resultados que muestran la separación y manipulación de celdas y perlas en dispositivos microfluídicos mediante el uso de DEP.

Por lo general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades porque el usuario debe comprender los principios de DEP para desarrollar un electrodo eficaz que funcione con un dispositivo microfluídico para la célula deseada o la manipulación de cuentas. Por otro lado, el uso de PCB como electrodos, hace que la actuación de celdas y cordones en dispositivos microfluídicos sea accesible a una variedad de disciplinas científicas. El primer paso de este procedimiento es diseñar la placa de circuito impreso o los electrodos de PCB para que tengan la geometría deseada para generar un campo eléctrico no uniforme.

Cuando el diseño esté completo, solicite los chips de electrodos de PCB personalizados a través de una instalación de fabricación comercial. Después de que llegue la PCB hecha a medida, ábrala e inspecciónela para esta demostración. La placa de circuito impreso mide 8,4 centímetros de largo y 2,1 centímetros de ancho.

Los electrodos metálicos tienen cinco milímetros de ancho. En este ejemplo, los electrodos tienen dos tiras metálicas largas y dos regiones transversales de 4,5 milímetros de largo donde se interdigitan los electrodos. Estas regiones interdigitadas generan un fuerte campo eléctrico no uniforme para crear una conexión desde el estimulador hasta el electrodo de PCB.

Coloque un alambre de calibre 16 en el extremo del electrodo. Use un soldador caliente para mantener el cable en su lugar en el área metálica de la PCB. Esto calienta el cable.

Sostenga la soldadura al cable calentado y permita que una pequeña cantidad de soldadura fluya hacia el cable. Después de que el cable esté lleno de soldadura, retire el soldador que sostiene el cable en su lugar mientras la soldadura se enfría. Repita el proceso de soldadura para la otra conexión eléctrica en la PCB.

El siguiente paso es preparar los canales microfluídicos con el patrón de ramificación deseado. Utilizando técnicas estándar de microfabricación, cree un molde maestro para definir los canales utilizando una oblea de silicio y una fotorresistencia SU ocho. Este molde maestro tiene un canal de entrada y tres canales de destino.

El ancho de los canales es de 100 micrómetros y la altura de los canales es de 27 micrómetros. Una vez creado el molde maestro, mezcle el elastómero de polimetilo LAANE o PDMS con un agente de curado en una proporción de 10 a uno de espera en peso durante cinco minutos. Vierta el PDMS líquido en el molde maestro prefabricado SU eight y elimine las burbujas de aire exponiendo el PDMS líquido al vacío durante tres minutos.

Repita el proceso de vacío si es necesario para eliminar completamente todas las burbujas. Se puede usar un chorro de gas nitrógeno para eliminar las burbujas adicionales si es necesario. Cura el PDMS en un horno a 70 grados centígrados durante dos horas.

Use una cuchilla de afeitar para quitar el laboratorio P-D-M-S-S con los canales microfluídicos de la oblea. Tenga cuidado de no romper la oblea con el espacio del canal hacia arriba. Use un punzón de biopsia para perforar orificios para introducir líquidos y células en el dispositivo microfluídico. Recortar.

Cualquier exceso de PDMS. Inspeccione el dispositivo microfluídico para asegurarse de que esté libre de polvo y residuos. Utilice la cinta adhesiva Scotch Magic de 3M para limpiar el PDMS.

Exponga los canales PDMS y un cubreobjetos limpio de número cero de 80 a 130 micrómetros de espesor al gas plasma durante 1,5 minutos. Retire el laboratorio de PDMS y el cubreobjetos del limpiador de plasma en un enlace de plasma de placa de Petri, los canales microfluídicos de PDMS basados en el cubreobjetos calientan el conjunto microfluídico del cubreobjetos en una placa calefactora a 100 grados centígrados durante un mínimo de 15 minutos. El paso final en la preparación del dispositivo microfluídico es colocar los canales PDMS y el deslizamiento de la cubierta por encima de los electrodos de la PCB.

Comience colocando aproximadamente 10 microlitros de aceite mineral en la PCB. Para asegurar un contacto estrecho entre la placa de circuito impreso y el cubreobjetos, coloque el conjunto de canal microfluídico del cubreobjetos en la placa de circuito impreso aceitada con el cubreobjetos. Al entrar en contacto con el aceite, presione suavemente el conjunto microfluídico del cubreobjetos hacia abajo para garantizar un buen contacto y minimizar las burbujas de aire que pueden restar valor a la visualización de las celdas y los cordones.

Otro paso importante es preparar la mezcla de medios de baja conductividad, 8,5% de sacarosa y 0,3% de glucosa en peso a volumen en agua desionizada. El dispositivo microfluídico ya está listo para su uso: una pipeta llena cada canal microfluídico con 15 a 20 microlitros de medios de baja conductividad si es necesario. Utilice la aspiración endouterina para eliminar las burbujas en los canales.

El siguiente paso es introducir las partículas de prueba en el dispositivo microfluídico. Esta demostración utiliza una suspensión de 550 perlas de poliestireno por microlitro de medio de baja conductividad, ya que las perlas pueden asentarse con el tiempo o suspender las perlas con agitación. A continuación, con una pipeta, introduzca 200 microlitros de la suspensión de perlas de poliestireno en el canal.

El siguiente paso es preparar los electrodos, conectar la salida de un generador de funciones a la entrada de un amplificador de potencia de CA. A continuación, conecte la salida del amplificador a los cables de los electrodos. Cubra todos los cables eléctricos y las superficies de la instalación con cinta aislante para proteger a los usuarios de una posible exposición a descargas eléctricas.

Configure el generador de funciones para que produzca una salida de onda sinusoidal de uno a 1,5 megahercios. Inicie DEP para comenzar a ordenar las celdas y los cordones en esta configuración. El canal de entrada está a la derecha y los tres canales objetivo se separan en la unión trifurcada.

Los electrodos de PCB corresponden a las franjas negras sin flujo laminar y sin DEP. Las perlas son esencialmente estacionarias al inicio de DEP, pero sin flujo. Las perlas migran hacia los electrodos de PCB y se alejan del espacio entre los electrodos cuando el flujo laminar está activado.

Pero el DEP está apagado, las cuentas que fluyen a través de los canales de entrada se dividen entre los tres canales objetivo. Cuando se inicia DEP y el flujo laminar está activado, las perlas se accionan para fluir solo en el canal central. En los siguientes videos, el dispositivo microfluídico se giró sobre los electrodos de PCB, lo que resultó en un cambio en la orientación de los canales.

Con respecto a los electrodos de PCB. El canal de entrada, que anteriormente había sido perpendicular a los electrodos de PCB, ahora es casi paralelo a los electrodos con el flujo laminar activado. Pero el DEP de las cuentas entra en los tres canales objetivo por igual.

Cuando se inicia la DEP, las perlas se acercan al punto de trifurcación y la fuerza DEP tira de las perlas hacia el canal lateral por encima del electrodo. El siguiente conjunto de figuras en video muestra una mezcla de adenocarcinoma de colon humano o células HT 29 y perlas fluorescentes en el dispositivo microfluídico. En esta imagen DIC, la flecha abierta identifica la dirección del flujo laminar y los canales se delinean con líneas discontinuas.

Los electrodos de metal reflectante se pueden ver como la franja de fondo de luz, la microscopía DIC se utiliza para obtener imágenes de las cuentas mientras brillan. Intensidad de la escala. Las imágenes se utilizan para hacer que las células sean más visibles.

Esta figura es la misma imagen que la otra figura, excepto que se muestra como una imagen de intensidad de escala de resplandor, por lo que debe visualizar las celdas y las cuentas. Los electrodos metálicos reflectantes se muestran como rayas amarillas y verdes en esta figura. Con DEP, las perlas salen del canal derecho como se muestra en la imagen DIC, mientras que las celdas HT 29 salen del canal central e izquierdo como se muestra en la imagen de escala de brillo antes de iniciar DEP, una solución mixta de celdas y perlas fluye desde el canal de entrada a los tres canales de destino separados.

Después de inducir DEP, las perlas y las celdas se accionan selectivamente en canales separados. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo comenzar a implementar la electroforesis de dial para la manipulación de celdas y perlas dentro de dispositivos microfluídicos.