Name: Dispositivo de microfluidos centrífuga basada en capilar para la Formación Tamaño-controlable de monodisperso microgotas (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 20 s
Description: Aprende a generar microgotas monodispersas de agua en aceite usando un dispositivo microfluídico centrífugo basado en capilar. Este método eficiente requiere menos de un microlitro de muestra y permite controlar el tamaño con precisión para análisis bioquímicos.

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Este trabajo fue apoyado por el área de investigación PRESTO "Diseño y Control de Funciones Celulares" de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología (JST), una Subvención para la Investigación Científica de Áreas Innovadoras "Robótica Molecular" (Proyecto No. 24104002) del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología (MEXT), Japón, Subvención de Ayuda para Jóvenes Científicos (A) (Proyecto No. 24680033) e Investigación Científica (B) (Proyecto No. 26280097) de la Sociedad Japonesa para el curso de Promoción de la Ciencia (JSPS), y el curso de Diseño Creativo para la Biociencia y la Biotecnología de la Escuela de Biociencia y Biotecnología de Tokyo Tech.

1. La fabricación de un dispositivo para microfluidos basada en Capilar <ol><li> Puesta en marcha de los titulares Nota: El diseño de soporte se presenta en la Figura 2A. <ol><li> Cortar cada uno de los cuatro discos de los titulares (Figura 2A (i) - (iv)) a partir de 2 mm de espesor placa de plástico de poliacetal usando una máquina de molienda. Utilice las siguientes dimensiones para cada uno de los cuatro discos del titular: (i) 1 disco de diámetro 8,5 mm, agujero capilar (CH) de diámetro 1,3 mm, el agujero del tornillo (SH) de diámetro 1,8 mm; (Ii) el disco 2 mm de diámetro 8.7, CH diámetro de 2,0 mm, 1,8 mm de diámetro SH; (Iii) el disco 3 mm de diámetro 8.7, CH 0,5 mm de diámetro, diámetro de 1,8 mm SH; y (iv) del disco 4 de diámetro 9,1 mm, CH diámetro 1,0 mm, diámetro 1,8 mm SH. </li><li> Montar los soportes que utilizan M2 x 40 tornillos (Figura 2B). Una parte inferior del soporte (Figura 2B) consiste en el disco 1 y el disco 2 en la Figura 2A (i), (ii) y una parte superior (Fig2B ure) del soporte consiste en el disco 3 y el disco 4 en la Figura 2A (iii), (iv). <ol><li> Para construir la parte inferior del soporte, inserte el tornillo en tres SH de cada disco 1 y 2. Acortar los tornillos mediante el pinzado de un pedazo de la porción de rosca. Mantener la longitud de tornillo a 0.9 cm (la misma longitud que la parte inferior del soporte). </li><li> Para construir la parte superior del soporte, insertar tornillos en los dos SH de cada disco 3 y 4. Acortar los tornillos mediante el pinzado de un pedazo de la porción de rosca. Mantenga la longitud del tornillo de 0,7 cm (la misma longitud que la parte superior del soporte). </li><li> Para montar el soporte, unir las partes de fondo y superior del soporte usando un tornillo largo. Nota: Mantenga la longitud de la parte de cada titular exacta: la parte inferior es de 0,9 cm; la parte superior es de 0,7 cm (Figura 2 B). </li></ol></li></ol></li><li> La fabricación de los capilares de vidrio <ol><li> Utilizar dos tipos de capilares de vidrio: una capilares de vidrio interior (diámetro externo (OD) / diámetro interior (ID): 1,0 / 0,6 mm), y un capilar de vidrio exterior (OD / ID: 2,0 / 1,12 mm). </li><li> Utilice un cortador de vidrio para dividir el capilar de vidrio exterior en tres partes iguales, y luego usar el cortador de vidrio para dividir el capilar de vidrio interior en dos partes iguales. </li><li> Afilar cada uno capilares de vidrio interior y exterior dividido utilizando un extractor capilar de vidrio (Figura 3A). Ajuste el peso del extractor en el máximo. Establecer el nivel de calor del extractor a 60 grados para el capilar de vidrio exterior y 70 grados durante el capilar interior. afilar con cuidado el capilar de vidrio. <ol><li> Mantenga la longitud de la punta dentro de la parte estrecha del capilar de vidrio: el capilar interior es 1.5-1.8 cm; el capilar exterior es 0,8-1,0 cm (Figura 3C). Si esta longitud es más corta o más larga que la longitud se describe, por favor, ajuste el nivel de calor del extractor. </li></ol></li><li> Fix los capilares de vidrio interior o exterior a la microforge destacan el uso de cinta (Figura 3B). </li><li> Corte la punta del capilar de vidrio utilizando la microforge en tres etapas (Figura 3B): (i) toque la punta del capilar de vidrio de las perlas de vidrio en un alambre de platino, (ii) calentar el alambre de platino por pisar un pie cambiar durante 1-2 segundos, y (iii) después de 1-2 segundos, cortar la punta del capilar de vidrio mediante el enfriamiento del alambre de platino. <ol><li> Ajuste los diámetros del interior (d i) y exterior (d o) orificios capilares, respectivamente. El diámetro del orificio del capilar de vidrio interior es 5, 10, y 20 micras (d i = 5,10, 20 m) y el capilar de vidrio exterior (d O) es de 60 micras (d o = 60 micras) en este experimento. Nota: El capilar de vidrio es desechable. Repita la fabricación del capilar de vidrioIES. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Procedimiento para la generación de microgotas W / O <ol><li> Llenar un capilar de vidrio exterior con surfactante aceite que contiene. La mezcla de aceite y surfactante es hexadecano que contiene 2% (w / w) monooleato de sorbitán en este experimento (Figura 4A). Nota: Existen muchas combinaciones de aceites y agentes tensioactivos (por ejemplo, los aceites pueden ser fluorado o carbonatada; tensioactivos pueden ser iónicos, no iónicos, o fluoroquímico). <ol><li> Introducir 10 l de hexadecano que contiene monooleato de sorbitán en un capilar de vidrio exterior. En la Figura 4A, el diámetro del orificio del capilar de vidrio exterior (d O) es de 60 micras (d o = 60 micras). Para ajustar el orificio del capilar de vidrio, volver a los pasos 1.2.4-1.2.5. </li></ol></li><li> Ajuste el capilar exterior en la parte inferior del soporte (Figura 4B). </li><li> draW sobre 0,1 l de una solución acuosa en un capilar de vidrio interior (Figura 4C) por acción capilar. En la Figura 4C, el diámetro del orificio de capilar de vidrio interior (d i) es de 10 micras (d i = 10 m). Para ajustar el orificio del capilar de vidrio, volver a los pasos 1.2.4-1.2.5. </li><li> Ajuste el capilar interior en la parte superior del soporte (Figura 4D-a). Insertar el capilar interior en el capilar exterior (Figura 4D-a). Mirando el círculo punto blanco como en la Figura 4D-a, observar la posición del capilar interior dentro del capilar exterior (diámetro interno del capilar exterior (w) = 130 m) (Figura 4D-b, c) usando un microscopio digital . La posición del capilar interno en el capilar exterior debe estar ajustado a W = 100 a 150 micras. Nota: Para cambiar la posición del interiorcapilar en el capilar exterior, por favor gire el tornillo en la parte superior del soporte. De este modo, la distancia w puede ser controlada con precisión. </li><li> Introducir 100 l de hexadecano que contiene monooleato de sorbitán (2% w / w) en la parte inferior de un microtubo de 1,5 ml de la muestra. Instale el soporte, con los capilares interiores y exteriores, en el microtubo muestra (Figura 4E-a). Asegúrese de revisar el capilar exterior para mantenerlo alejado de la interfaz aire-aceite (Figura 4E-b). </li><li> Se centrifuga la muestra de microtubo utilizando una mesa de tipo tirándole mini centrífuga a una densidad de 1.600 g durante 1-2 segundos para generar microgotas (Figura 4F). Llevar a cabo todos los experimentos a temperatura ambiente. Nota: Utilice una centrífuga de tipo tirándole. Una gotita puede chocar con una pared lateral del microtubo muestra y se desintegran cuando se utiliza una centrífuga de tipo de ángulo fijo. </li><li> Lentamente elaborar el documento W / O gotitas mediante una pipeta, y luego, ponerlos en un vaso slide. </li><li> Capturar imágenes de las microgotas generados usando un microscopio digital (magnificación de 200X). </li></ol>

<ol><li>Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactions+in+droplets+in+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.%2C+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Reactions in droplets in microfluidic channels.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 45 (44), 7336-7356 (2006).</li>
<li>Huebner, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microdroplets%3A+a+sea+of+applications%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Microdroplets: a sea of applications?</a> Lab Chip. 8, 1244-1254 (2008).</li>
<li>Taly, V., Kelly, B. T., Griffiths, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplets+as+microreactors+for+highthroughput+biology%5BTitle%5D)+AND+%22ChemBioChem%22%5BJournal%5D)">Droplets as microreactors for highthroughput biology.</a> ChemBioChem. 8 (3), 263-272 (2007).</li>
<li>Teh, S. Y., Lin, R., Hung, L. H., Lee, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((+Droplet+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip+%22%5BJournal%5D)"> Droplet microfluidics.</a> Lab Chip . 8, 198-220 (2008).</li>
<li>Takinoue, M., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+microfluidics+for+the+study+of+artificial+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Bioanal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Droplet microfluidics for the study of artificial cells.</a> Anal. Bioanal. Chem. 400 (6), 1705-1716 (2011).</li>
<li>Hase, M., Yamada, A., Hamada, T., Baigl, D., Yoshikawa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manipulation+of+cell-sized+phospholipid-coated+microdroplets+and+their+use+as+biochemical+microreactors%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Manipulation of cell-sized phospholipid-coated microdroplets and their use as biochemical microreactors.</a> Langmuir. 23 (2), 348-352 (2007).</li>
<li>Zheng, B., Tice, J. D., Roach, L. S., Ismagilov, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Droplet-Based%2C+Composite+PDMS%2FGlass+Capillary+Microfluidic+System+for+Evaluating+Protein+Crystallization+Conditions+by+Microbatch+and+Vapor-Diffusion+Methods+with+On-Chip+X-Ray+Diffraction%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.%2C+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">A Droplet-Based, Composite PDMS/Glass Capillary Microfluidic System for Evaluating Protein Crystallization Conditions by Microbatch and Vapor-Diffusion Methods with On-Chip X-Ray Diffraction.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 43 (19), 2508-2511 (2004).</li>
<li>Nakano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-molecule+PCR+using+water-in-oil+emulsion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Single-molecule PCR using water-in-oil emulsion.</a> J. Biotechnol. 102 (2), 117-124 (2003).</li>
<li>Diehl, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((BEAMing%3A+single-molecule+PCR+on+microparticles+in+water-in-oil+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">BEAMing: single-molecule PCR on microparticles in water-in-oil emulsions.</a> Nat. Methods. 3, 551-559 (2006).</li>
<li>He, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selective+encapsulation+of+single+cells+and+subcellular+organelles+into+picoliter-+and+femtoliter-volume+droplets%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Selective encapsulation of single cells and subcellular organelles into picoliter- and femtoliter-volume droplets.</a> Anal. Chem. 77 (6), 1539-1544 (2005).</li>
<li>Baroud, C., Gallaire, F., Dangla, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+microfluidic+droplets%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Dynamics of microfluidic droplets.</a> Lab Chip. 10, 2032-2045 (2010).</li>
<li>Utada, A. S., Nieves, A. F., Stone, H. A., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dripping+to+jetting+transitions+in+coflowing+liquid+streams%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dripping to jetting transitions in coflowing liquid streams.</a> Phys. Rev. Lett. 99 (9), 094502(2007).</li>
<li>Cramer, C., Fischer, P., Windhab, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drop+formation+in+a+co-flowing+ambient+fluid%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">Drop formation in a co-flowing ambient fluid.</a> Chem. Eng. Sci. 59 (15), 3045-3058 (2004).</li>
<li>Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+dispersions+using+%26%2334%3Bflow-focusing%26%2334%3B+in+microchannels%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Formation of dispersions using &#34;flow-focusing&#34; in microchannels.</a> Appl. Phys. Lett. 82, 364-366 (2003).</li>
<li>Takeuchi, S., Garstecki, P., Weibel, D. B., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+axisymmetric+flow-focusing+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">An axisymmetric flow-focusing microfluidic device.</a> Adv. Mater. 17 (8), 1067-1072 (2005).</li>
<li>Thorsen, T., Roberts, R. W., Arnold, F. H., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+pattern+formation+in+a+vesicle-generating+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dynamic pattern formation in a vesicle-generating microfluidic device.</a> Phys. Rev. Lett. 86 (18), 4163-4166 (2001).</li>
<li>Yamashita, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+monodisperse+cell-sized+microdroplets+using+a+centrifuge-based+axisymmetric+co-flowing+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biosci.+Biotech%22%5BJournal%5D)">Generation of monodisperse cell-sized microdroplets using a centrifuge-based axisymmetric co-flowing microfluidic device.</a> J. Biosci. Biotech. 119 (4), 492-495 (2015).</li>
<li>Maeda, K., Onoe, H., Takinoue, M., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+synthesis+of+3D+multi-compartmental+particles+with+centrifuge-based+microdroplet+formation+from+a+multi-barrelled+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled synthesis of 3D multi-compartmental particles with centrifuge-based microdroplet formation from a multi-barrelled capillary.</a> Adv. Mater. 24 (10), 1340-1346 (2012).</li>
</ol>

No se declaran conflictos de intereses.

El uso de este dispositivo, el monodisperso W / O microgotas fueron generados por Plateau-Rayleigh inestabilidad de un chorro de flujo 17. El examen microscópico no reveló la presencia de gotitas satélite. En la fabricación del dispositivo, tres pasos críticos son esenciales para generar con éxito microgotas W / O monodispersas. En primer lugar, para suministrar un flujo lineal de aceite que contiene tensioactivo y la solución acuosa, los orificios capilares de cuatro discos deben estar dispuestos en un patró...

W / O microgotas 1-5 tienen muchas aplicaciones importantes para el estudio de la bioquímica y la bioingeniería, incluyendo la síntesis de proteínas 6, 7 de cristalización de proteínas, emulsión PCR 8,9, encapsulación de células 10, y la construcción de sistemas similares a células artificiales 5,6. Para producir microgotitas W / S para estas aplicaciones, criterios importantes son el control de tamaño y monodispersibility de las microgotitas W / O. Los dispositivos microfluídicos para hacer monodispersa, tamaño controlable W / O microgotitas 11 se basan en el método de co-fluye 12,13, método de enfoque de flujo de 14,15, y el método de unión en T 16 en microcanales. Aunque estos métodos producen microgotas W / O altamente monodispersas, el proceso de microfabricación requiere un manejo complicado y técnicas especializadas para la preparación de microcanales, y también requiere una gran cantidad de solución de muestra (al menos varios cientos81; l) debido al volumen muerto inevitable en las bombas de jeringa y tubos que conducen la solución de muestra a los microcanales. Por lo tanto, un método fácil de usar y de bajo volumen muerto para generar monodispersa W / O se necesita microgotas. Este documento, junto con vídeos de los procedimientos experimentales, se describe un dispositivo de centrífuga a base de capilar de revolución co-fluye microfluidos 17 para la generación de tamaño celular, monodisperso W / O microgotas (Figura 1). Este sencillo método logra monodispersidad tamaño y capacidad de control de tamaño. Requiere sólo una mesa de mini-centrifugadora y un dispositivo de co-fluye de revolución basada en capilares de microfluidos fija en un microtubo de muestreo. Nuestro método sólo se necesita un volumen muy pequeño (0,1 l), y no pierde volumen significativo de la muestra.

<table><tbody><tr><td>Placa de plástico poliacetálico de 2 mm de espesor</td><td>Herramienta</td><td>Nikkyo Technos, Co., Ltd. (Japón)</td><td>244-6432-08</td></tr><tr><td></td><td>Fresadora Herramienta</td><td>Roland DG Co., Ltd. (Japón)</td><td>MDX-40A</td></tr><tr><td>Fresa RSE230-0.5*2.5</td><td>Herramienta</td><td>NS Tool Co., Ltd. (Japón)</td><td>01-00644-00501</td></tr><tr><td>Tornillos M2*40</td><td>Herramienta</td><td>Jujo Química Sintética Labo. (Japón)</td><td>0001-024</td></tr><tr><td>Herramienta de extracción de capillry de vidrio</td><td></td><td>Narishige (Japón)</td><td>PC-10</td></tr><tr><td>Herramienta Microforge</td><td></td><td>Narishige (Japón)</td><td>MF-900</td></tr><tr><td>Herramienta capilar de vidrio interno</td><td></td><td>Narishige (Japón)</td><td>G-1</td></tr><tr><td>Herramienta capilar de vidrio exterior</td><td></td><td>World Precision Instruments Inc. (EE. UU.)</td> <td>1B200-6</td></tr><tr><td>Herramienta de tubo de muestra de 1,5 ml</td><td></td><td>INA OPTIKA CO.,LTD (Japón)</td><td>ST-0150F</td></tr><tr><td>Reactivo</td> de<td>hexadecano</td>, <td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (Japón)</td><td>080-03685&nbsp;</td></tr><tr><td>Monooleato de sorbitán (Tramo 80)</td><td>Reactivo</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (Japón)</td><td>S0060</td></tr><tr><td>Reactivo del sistema Milli Q</td><td></td><td>Merck Millipore Corporation (Alemania)</td><td>ZRQSVP030</td></tr><tr><td>Herramienta de minicentrífuga de tipo oscilante</td><td></td><td>Hitech Co., Ltd. (Japón)</td>Herramienta de microscopio digital <td>ATT101</td></tr><tr><td></td><td></td><td>KEYENCE Corporation (Japón)</td><td>VHX-2001</td></tr></tbody></table>

dispositivo de microfluidos centrífuga basada en capilar para la formación tamaño-controlable de monodisperso microgotas

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

Aquí, demostramos un método simple para la producción rápida de tamaño controlable, monodispersas, W microgotas de E / S utilizando un dispositivo de microfluidos centrífuga basada en capilar. microgotas W / O se han utilizado recientemente en poderosos métodos que permiten miniaturizados experimentos químicos. Por lo tanto, el desarrollo de un método versátil para dar monodispersa W / O se necesita microgotas. Hemos desarrollado un método para generar monodisperso W microgotas de E / S sobre la base de un dispositivo de co-fluye de revolución centrífuga basada en capilar de microfluidos. Hemos tenido éxito en el control del tamaño de las microgotas ajustando el orificio capilar. Nuestro método requiere un equipo que es más fácil de usar que con otras técnicas de microfluidos, requiere sólo un pequeño volumen (0,1 a 1 l) de solución de muestra para la encapsulación, y permite la producción de cientos de miles número de W microgotas de E / S por segundo . Esperamos que este método ayudará a los estudios biológicos que requieren preciosa s biológicaejemplos de la conservación del volumen de las muestras para la rápida bioquímica análisis cuantitativo y estudios biológicos.

En este estudio, se presenta un método simple para la generación de microgotas W / S de tamaño de células mediante el uso de un dispositivo para microfluidos de centrífuga basada en capilar (Figura 1). El dispositivo microfluídico se compone de un soporte capilar (Figura 2B), dos capilares de vidrio (capilares de vidrio interior y exterior en la Figura 3C), y un microtubo que contiene un aceite que incluye tensioactivo. Se les inyectó 0,...

Aquí, demostramos un método de producción simple para microgotas de agua en aceite (W/O) monodispersas de tamaño controlable utilizando un dispositivo microfluídico centrífugo de base capilar. Este método requiere solo un pequeño volumen de muestra y permite una producción de alto rendimiento. Esperamos que este método sea útil para análisis bioquímicos y celulares rápidos.

Dispositivo de microfluidos centrífuga basada en capilar para la Formación Tamaño-controlable de monodisperso microgotas

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

El objetivo general de este procedimiento es generar microgotas monodispersas de agua y aceite para estudios biológicos, utilizando un dispositivo microfluídico centrífugo axi-simétrico de flujo coaxial basado en capilares. Este método puede ayudar a producir microgotas monodispersas para el campo bioquímico, avanzando así en el estudio de la síntesis, la PCR de molécula única, la encapsulación individual y la modelización sencilla de células vivas. Las principales ventajas de esta técnica son su facilidad de uso y su ajustabilidad.Requiere menos de un microlitro de solución de muestra y puede producir microgotas monodispersas del tamaño requerido. Quien demostrará el procedimiento será Morita, un posdoctorado de mi laboratorio. El ensamblaje microfluídico basado en capilares comienza con la preparación del soporte de capilar. Comience moliendo cuatro discos a partir de placas de plástico de poliacetilo de dos milímetros de espesor utilizando una fresadora. Los discos se utilizan para formar una columna sostenida por varillas y tornillos. Mediante tornillos M.2, ensamble las placas.Primero, a partir de los discos uno y dos, ensamble la base del soporte. Luego, acorte los tornillos cortándolos en las secciones roscadas. Conecte tres de los cuatro orificios para asegurar los dos discos, formando una pila de 0,9 centímetros.De manera similar, ensamble la parte superior del soporte a partir de los discos tres y cuatro. Utilice dos de los orificios en cada placa para conectar las placas. Haga que la pila tenga una altura de 0,7 centímetros.Ahora, utilice un tornillo largo para unir los dos orificios vacíos en la parte superior del soporte con los dos orificios vacíos en la parte inferior del soporte. El tornillo largo debe dejar un espacio entre los soportes de aproximadamente dos a tres milímetros, y la cabeza del tornillo debe sobresalir del soporte terminado unos 2,2 centímetros. Cada experimento utiliza un nuevo conjunto de capilares fabricados a partir de dos capilares.A partir de un capilar de 90 milímetros, prepare dos capilares internos utilizando un cortador de vidrio. Haga dos secciones de tamaño igual. A partir de un capilar de 150 milímetros, prepare tres secciones de capilar interno.A continuación, utilizando un tirador de vidrio, afílese cada sección capilar. Establézcase el peso del tirador en su valor máximo y el nivel de calor en 60-70 grados para la capilar externa o en 70-80 para la capilar interna. Luego, afílese cuidadosamente el vidrio.Mantenga la longitud de las partes estrechadas de los capilares dentro de los límites recomendados. Si la longitud de las puntas es demasiado larga o corta, ajuste el elemento calefactor hasta alcanzar la longitud correcta. Ahora, prepárese para cortar las puntas.Primero, utilice cinta transparente para asegurar un capilar a la platina de un microscopio. Deje que la punta sobresalga debajo del objetivo. Segundo, utilizando un alambre de platino recubierto con cuentas de vidrio, corte la punta en tres pasos.Primero, coloque el capilar donde deba ocurrir el corte en contacto con una perla fría. Segundo, caliente el alambre durante uno o dos segundos. Luego, tercero, corte la punta enfriando el alambre de platino.Esta operación debe realizarse utilizando un control con pedal para calentar el alambre. Ahora, con un microforjador, ajuste los diámetros de las aberturas capilares. Para los dos capilares de vidrio externos, haga que sus aberturas midan 60 micrones.Para los tres capilares internos, realice orificios con diámetros de cinco, 10 y 20 micrones. Para generar los microgotas, primero llene un capilar de vidrio externo con un aceite que contenga un tensioactivo, como hexadecano que contenga 2% de monooleato de sorbitol en peso. Introduzca 10 microlitros de la solución en el capilar.A continuación, asegure la microcapilar cargada a la parte inferior del soporte. Luego, utilizando la acción capilar, cargue aproximadamente 0,1 microlitros de solución acuosa en una microcapilar de vidrio interna. Coloque la microcapilar interna cargada en la parte superior del soporte.Ahora, inserte la capilar interna a través del soporte y dentro de la capilar externa. Mientras observa la punta a través de un microscopio, gire el tornillo largo del soporte para avanzar lentamente y con cuidado la capilar interna dentro de la capilar externa. Avance la capilar interna hasta que el diámetro de la capilar externa esté entre 100 y 150 micrones.Ahora, introduzca 100 microlitros del mismo aceite con surfactante en el fondo de un microtubo de 1,5 mililitros. Esto servirá como tubo de recolección de microgotas. Coloque cuidadosamente el soporte y las capilares dentro del microtubo cargado.Asegúrese de que la capilar externa no esté en contacto con la solución en el microtubo. Luego, coloque el tubo en una centrífuga de sobremesa con rotor oscilante. Para generar los microgotas, haga funcionar la centrífuga a 1.600 ×g durante uno o dos segundos.A continuación, retire los capilares y el soporte del tubo y tome una alícuota de las microgotas de agua-aceite recolectadas en el tubo. Expulse las microgotas sobre un portaobjetos de vidrio e imágeneles para su análisis. Mediante este protocolo, se generaron varias microgotas de agua-aceite a partir de hexadecano que contenía 2% sorbitan monooleato.Se midió que las gotas elaboradas utilizando una pipeta interna con un diámetro de orificio de cinco micrones tenían un diámetro promedio de 8,3 micrones. Las gotas elaboradas utilizando una pipeta interna con un diámetro de orificio de 10 micrones tuvieron un diámetro promedio de 12,7 micrones. Las gotas elaboradas utilizando una pipeta interna con un orificio de 20 micrones tenían aproximadamente un diámetro de 17,9 micrones.Por lo tanto, este método produce microgotas monodispersas que tienen un diámetro cercano al tamaño del orificio capilar interno. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo producir y controlar el tamaño de microgotas monodispersas de agua y aceite para experimentos químicos cuantitativos. Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en cinco a diez minutos, si se lleva a cabo correctamente.

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Investigación

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Ingeniería

Un sistema de microfluidos novela ha sido desarrollado utilizando el fenómeno de bombeo y un pasivo controlado por el usuario de sistemas de fluidos de entrega. Este sistema de microfluidos tiene el potencial para ser utilizado en una amplia variedad de aplicaciones biológicas debido a su bajo costo facilidad de uso, precisión volumétrica, de alta velocidad, repetibilidad y la automatización.

De alta velocidad basada en las gotas de entrega del sistema de bombeo pasiva en dispositivos de microfluidos

Gota de plataformas basadas en microfluidos son candidatos prometedores para la experimentación de alto rendimiento, ya que son capaces de generar picolitros, la auto-compartimentado barcos bajo costo en las tasas de kHz. Mediante la integración con rápido, sensible y de alta resolución espectroscópica métodos de fluorescencia, la gran cantidad de información generada dentro de estos sistemas se puede extraer de manera eficiente, aprovechar y utilizar.

Métodos de detección de fluorescencia para las plataformas de las gotas de microfluidos

La combinación de generación monodispersas gota con ordenamiento inercial de células y partículas, se describe un método para encapsular un número deseado de células o partículas en una sola gota a tasas kHz. Se demuestra la eficiencia de dos veces superiores a las de la encapsulación no ordenada de las gotas de una y dos partículas.

De alto rendimiento de una sola célula y múltiple las células de micro-encapsulación

Este protocolo describe una arquitectura de sistema para realizar separaciones automatizadas de partículas de pequeño volumen (0,15-1,5 ml) utilizando un dispositivo microfluídico, y analiza métodos para optimizar el rendimiento y el funcionamiento del dispositivo acustofluídico.

Una plataforma de microfluidos para el procesamiento de precisión de pequeño volumen de la muestra y su uso para Tamaño partículas biológicas separadas con un Microdevice acústica

Aquí, presentamos un protocolo para ilustrar los procesos de fabricación y verificar los experimentos de un semi-three-dimensional (semi-3D) enfoque flujo microfluídicos chip para la formación de gotas.

Generación de tamaño controlado poli (etilenglicol) Diacrylate gotas vía Semi 3-Dimensional del flujo centrándose dispositivos microfluídicos

Un dispositivo de flujo Co inversión de fase se demuestra para generar gotas de alta viscosidad monodispersa sobre 1 Pas, que es difícil de realizar en microfluídica de gota.

Fabricación de gotas de alta viscosidad usando dispositivos capilares microfluídicos con estructura de flujo de co inversión de fase

Presentamos un sistema microfluídico para estudios de alto rendimiento en maquinaria de vida compleja, que consta de 1500 unidades de cultivo, una gama de bombas peristálticas mejoradas y un módulo de mezcla in situ. El chip microfluídico permite el análisis de las condiciones microambientales altamente complejas y dinámicas in vivo.

Generación de condiciones ambientales dinámicas utilizando un dispositivo microfluídico de alto rendimiento

Los ensayos de gotas de agua en aceite son útiles para la química analítica, la evolución enzimática y el análisis de células individuales, pero generalmente requieren microfluídica para formar las gotas. Aquí, describimos la emulsificación con plantilla de partículas, un enfoque libre de microfluídica para realizar ensayos de gotas.

La emulsificación con plantilla de partículas permite ensayos de gotas sin microfluídica

Aquí, se presenta un protocolo para fabricar dispositivos microfluídicos a base de vidrio utilizados para generar emulsiones altamente monodispersas con tamaño de gota controlado.

Dispositivos a base de vidrio para generar gotas y emulsiones

Aquí se presenta la fabricación de un dispositivo bicapa basado en polidimetilsiloxano (PDMS) para la producción de bibliotecas combinatorias en emulsiones de agua en aceite (tapones). El hardware y el software necesarios para automatizar la producción de enchufes se detallan en el protocolo, y también se demuestra la producción de una biblioteca cuantitativa de enchufes fluorescentes.

Dispositivo microfluídico bicapa para la producción de tapones combinatorios

El protocolo describe una plataforma microfluídica avanzada para medir cuantitativamente la dinámica de secreción de citocinas de células mononucleares individuales de sangre periférica humana. La plataforma mide hasta tres citocinas en paralelo (IL-6, TNFα e IL-1β) para cada célula individual estimulada con lipopolisacárido como ejemplo.

Enfoque microfluídico para resolver la secreción simultánea y secuencial de citocinas de células polifuncionales individuales 

Aprende a generar microgotas monodispersas de agua en aceite usando un dispositivo microfluídico centrífugo basado en capilar. Este método eficiente requiere menos de un microlitro de muestra y permite controlar el tamaño con precisión para análisis bioquímicos.

Dispositivo de microfluidos centrífuga basada en capilar para la Formación Tamaño-controlable de monodisperso microgotas

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