Name: Un kit versátil basado en la actuación de gotas de microfluídica digital para la educación científica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-04-26T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Aprende a ensamblar un kit educativo de microfluídica digital con PCB comercial para experimentar con manipulación de gotas. Esta solución de bajo costo facilita el aprendizaje práctico de principios microfluídicos.

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Y. T. Y. desea reconocer el apoyo financiero del Ministerio de Ciencia y Tecnología bajo los números de subvención MOST 107-2621-M-007-001-MY3 y la Universidad Nacional Tsing Hua bajo el número de subvención 109Q2702E1. Mark Kurban de Edanz Group (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) editó un borrador de este manuscrito.

1) Montaje del kit de microfluídicos digitales
<ol><li>Soldar las resistencias de montaje superficial, transistores y diodos emisores de luz en la placa PCB según los esquemas de la Figura 1b.</li>
	<li>Conecte la salida de la placa de alimentación de alta tensión a la placa PCB con componentes soldados(Figura 2 y Figura Suplementaria 1).</li>
	<li>Conecte la batería a la placa de refuerzo de voltaje para aumentar la tensión de 6 V a 12 V(Figura 2 y Figura Suplementaria 1).</li>
	<li>Conecte la placa de alimentación de alta tensión a la placa de refuerzo de voltaje para aumentar la tensión de 12 V a ~230 V(Figura 2 y Figura Suplementaria 1).</li>
	<li>Conecte el sensor de humedad a la placa de microcontrolador. Conecte el atomizador piezoeléctico ultrasónico y la placa conductora del atomizador a la placa de microcontrolador(Figura 2 y Figura Suplementaria 1).</li>
	<li>Coloque todo el conjunto en la carcasa acrílica de las dimensiones 23 cm x 20,5 cm x 6 cm.</li>
	<li>Encienda el microcontrolador con el código(Código Suplementario)y utilice el multímetro digital para medir la tensión del electrodo EWOD para asegurarse de que el voltaje de salida es ~230 V. Ajuste la resistencia variable de la placa de alimentación de alto voltaje de modo que el voltaje de salida sea ~230 V (Figura suplementaria 2).</li>
</ol>2) Preparación del aislante en la matriz de electrodos
<ol><li>Use guantes de nitrilo limpios. Utilice un micropipette para aplicar ~10 μL de aceite de silicona de 5 cSt en el área del electrodo y utilice un dedo para extender el aceite de silicona uniformemente en el área del electrodo. Tenga en cuenta que el aceite de silicona sirve como relleno entre electrodo y aislante de envoltura de alimentos y para evitar cualquier airgap.</li>
	<li>Corte un trozo de envoltura de alimentos con dimensiones de aproximadamente 2,5 cm x 4 cm y colóquelo encima del electrodo. Utilice el micropipette para aplicar ~10 μL de aceite de silicona de 5 cSt en el área del electrodo y utilice un dedo para extender el aceite de silicona uniformemente. Tenga en cuenta que el aceite de silicona sirve como una capa hidrofóbica en la parte superior del aislante.</li>
</ol>3) Experimento de quimioluminiscencia basado en luminol
<ol><li>Mezcle 0,25 g de luminal y 1,6 g de NaOH en 25 ml de agua desionizada en un vaso de precipitados con un agitador de vidrio para obtener una solución.</li>
	<li>Mezcle 20 ml de la solución del paso anterior con 20 ml de peróxido de hidrógeno al 3%.</li>
	<li>Utilice un micropipette para colocar 2-5 μL de la solución de luminol del paso anterior en el electrodo objetivo.</li>
	<li>Utilice un micropipette para colocar 10 μL de 0,1% de ferricianuro de potasio en el electrodo. Tenga en cuenta que esta es la gota que se va a mover para electrowetting.</li>
	<li>Encienda el microcontrolador para mover la gota de 10 μL de ferricianuro de potasio para fusionarse con el luminol.</li>
</ol>4) Experimento de imágenes fluorescentes
<ol><li>Corte un trozo de cinta semitransparente con dimensiones de ~1 cm x 1 cm. Coloque la cinta semitransparente entre el diodo emisor de luz de excitación y los electrodos EWOD.</li>
	<li>Conecte el filtro de vidrio a color de emisión en la cámara del teléfono inteligente con cinta adhesiva.</li>
	<li>Mezclar 2,5 mg de isoticianato de fluoresceína en solución de etanol acuoso (3% w/w).</li>
	<li>Pipeta ~10 μL de la solución del paso anterior en uno de los electrodos.</li>
	<li>Encienda el microcontrolador.</li>
	<li>Utilice el teléfono inteligente para grabar un vídeo de accionamiento de gotas.</li>
</ol>5) Experimento de accionamiento de gotas a largo plazo con atomizador ultrasónico
<ol><li>Coloque 1 ml de agua en el atomizador ultrasónico. Tenga en cuenta que el código está escrito para usar un algoritmo de retroalimentación de umbral para mantener un nivel de humedad superior al 90%.</li>
	<li>Coloque una gota de 10 μL con un micropipette. Encienda el microcontrolador y cierre inmediatamente la tapa de la carcasa.</li>
	<li>Espera ~1 h. Compruebe visualmente la actuación de las gotas.</li>
</ol>

<ol><li>Convery, N., Gadegaard, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((30+years+of+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Micro+and+Nano+Engineering%22%5BJournal%5D)">30 years of microfluidics.</a> Micro and Nano Engineering. 2, 76-91 (2019).</li>
<li>Rackus, D. G., Ridel-Kruse, I. H., Pamme, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+on+a+chip%3A+Microfluidics+for+formal+and+informal+science+education%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Learning on a chip: Microfluidics for formal and informal science education.</a> Biomicrofluidics. 13, 041501(2019).</li>
<li>Legge, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+under+the+microscope-Lab+on+a+chip+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">Chemistry under the microscope-Lab on a chip technologies.</a> Journal of Chemical Education. 79, 173(2002).</li>
<li>Fintschenko, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Education%3A+a+modular+approach+to+microfluidics+in+the+teaching+laboratory%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Education: a modular approach to microfluidics in the teaching laboratory.</a> Lab On A Chip. 11, 3394(2011).</li>
<li>Mugele, F., Baret, J. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting%3A+from+basics+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Electrowetting: from basics to applications.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 17, 705-774 (2005).</li>
<li>Lippmann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relations+entre+les+phenomenes+electriques+et+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Chim.+Phys%22%5BJournal%5D)">Relations entre les phenomenes electriques et capillary.</a> Ann. Chim. Phys. 6, 494(1875).</li>
<li>Berge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocapillarite+et+mouillge+de+films+isolant+par+l%27eau%5BTitle%5D)+AND+%22C.+R.+Acad.+Sci.+II%22%5BJournal%5D)">Electrocapillarite et mouillge de films isolant par l'eau.</a> C. R. Acad. Sci. II. 317, 157(1993).</li>
<li>Pollack, M. G., Fair, R. B., Shenderov, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting-based+actuation+of+liquid+droplets+for+microfluidics+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrowetting-based actuation of liquid droplets for microfluidics applications.</a> Applied Physics Letters. 77, 1725(2000).</li>
<li>Lee, J., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-tension-driven+microactuation+based+on+continuous+electrowetting%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Surface-tension-driven microactuation based on continuous electrowetting.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 171(2000).</li>
<li>Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Analalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Digital Microfluidics.</a> Annual Review of Analalytical Chemistry. 5, 413-440 (2012).</li>
<li>Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Let%27s+get+digital%3A+digitizing+chemical+biology+with+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Chemical+Biology%22%5BJournal%5D)">Let's get digital: digitizing chemical biology with microfluidics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 14, 574-581 (2000).</li>
<li>Pollack, M. G., Pamula, V. K., Srinivasan, V., Eckhardt, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2011.+Applications+of+electrowetting-based+digital+microfluidics+in+clinical+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Review+of+Molecular+Diagnostics%22%5BJournal%5D)">2011. Applications of electrowetting-based digital microfluidics in clinical diagnostics.</a> Expert Review of Molecular Diagnostics. 11, 393-407 (2011).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+in+copper+substrates+for+digital+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping in copper substrates for digital microfluidics.</a> Advanced Materials. 19 (1), 133-137 (2007).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost%2C+rapid-prototyping+of+digital+microfluidics+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Low-cost, rapid-prototyping of digital microfluidics devices.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 4, 349-355 (2008).</li>
<li>Fobel, R., Fobel, C., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DropBot%3A+an+open-source+digital+microfluidic+control+system+with+precise+control+of+electrostatic+driving+force+and+instantaneous+drop+velocity+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">DropBot: an open-source digital microfluidic control system with precise control of electrostatic driving force and instantaneous drop velocity measurement.</a> Applied Physics Letters. 102, 193513(2013).</li>
<li>Yafia, M., Ahmadi, A., Hoorfar, M., Najjaran, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-portable+smartphone+controlled+integrated+digital+microfluidic+system+in+a+3D-printed+modular+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Ultra-portable smartphone controlled integrated digital microfluidic system in a 3D-printed modular assembly.</a> Micromachines. 6 (9), 1289-1305 (2015).</li>
<li>Alistar, M., Gaudenz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OpenDrop%3A+an+integrated+do-it-yourself+platform+for+personal+use+of+biochips%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineering%22%5BJournal%5D)">OpenDrop: an integrated do-it-yourself platform for personal use of biochips.</a> Bioengineering. 4 (2), 45(2017).</li>
<li>Khan, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Luminol-based+chemiluminescent+signals%3A+clinical+and+non-clinical+application+and+future+uses%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Biochemistry+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Luminol-based chemiluminescent signals: clinical and non-clinical application and future uses.</a> Applied Biochemistry and Biotechnology. 173 (2), 333-355 (2014).</li>
<li>Agresti, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-throughput+screening+in+drop-based+microfluidics+for+directed+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-throughput screening in drop-based microfluidics for directed evolution.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (9), 4004-4009 (2010).</li>
<li>Microfluidics. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/">https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/</a> (2020).</li>
<li>Busnel, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+capillary+isoelectric+focusing+in+glycerol-water+media+with+a+view+to+hydrophobic+protein+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Evaluation of capillary isoelectric focusing in glycerol-water media with a view to hydrophobic protein applications.</a> Electrophoresis. 26, 3369-3379 (2005).</li>
<li>Chatterjee, D., Shepherd, H., Garrell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+model+for+actuating+liquids+in+a+two+plate+droplet+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Electromechanical model for actuating liquids in a two plate droplet microfluidic device.</a> Lab On A Chip. 9, 1219-1229 (2009).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

El procedimiento descrito aquí permite al lector ensamblar y probar un sistema EWOD en funcionamiento para el accionamiento de gotas y obtener experiencia práctica con microfluídicos. Evitamos intencionalmente componentes costosos y muestras químicas. Actualmente, se puede construir un kit por ~$130 con el componente más caro es el vidrio óptico de color para imágenes fluorescentes y microcontrolador excluyendo la carcasa acrílica personalizada(Tabla complementaria 1). Para tal costo, también se incluye ...

Microfluidics es un campo altamente interdisciplinario que peina física, química, biología e ingeniería para la manipulación de pequeños volúmenes de líquidos que van desde femtoliter a microlitros1. La microfluídica también es un campo muy amplio y activo; una búsqueda en la Web of Science devuelve casi 20.000 publicaciones y, sin embargo, no hay suficiente literatura y artículos de revisión sobre el uso de microfluídicos como herramienta educativa2. Hay dos artículos de revisión perspicaces, aunque anticuados por Legge y Fintschenko3,4. Legge presenta a los educadores la idea de un laboratorio en un chip3. Fintschenko señaló el papel del laboratorio de enseñanza de microfluídicos en la educación en Matemáticas de Ingeniería de Tecnología Científica (STEM) y simplificó las filosofías en "enseñar microfluídicas" y "utilizar microfluídicos"4. Una revisión más reciente de Rackus, Ridel-Kruse y Pamme en 2019 señala que además de ser de naturaleza interdisciplinaria, la microfluídica también es un tema muy práctico2. La actividad práctica relacionada con la práctica de la microfluídica presta a los estudiantes al aprendizaje basado en la investigación y lo convierte en una herramienta atractiva para la comunicación científica y la divulgación. De hecho, la microfluidics ofrece mucho potencial para la educación científica tanto en entornos formales como informales y también es una "herramienta" ideal para entusiasmar y educar al público en general sobre el aspecto interdisciplinario de las ciencias modernas.
Ejemplos como dispositivos de microcanal de bajo costo, microfluídicos de papel y microfluídicos digitales son herramientas ideales para fines educativos. Entre estas plataformas, los microfluídicos digitales siguen siendo informes esotéricos y revisados por pares basados en microfluídicos digitales que carecende 2. Aquí proponemos utilizar la microfluídica digital como herramienta educativa por varias razones. En primer lugar, la microfluidics digital es muy distinta del paradigma basado en microcanal porque se basa en la manipulación de las gotas y el uso de las gotas como microvelas discretas. En segundo lugar, las gotas se manipulan en plataformas de matriz de electrodos relativamente genéricas para que los microfluídicos digitales puedan combinarse íntimamente con microelectrónica. Los usuarios pueden aprovechar un conjunto extendido de componentes electrónicos, ahora altamente accesibles para aplicaciones do-it-yourself para interactuar electrónicamente con gotas. Por lo tanto, argumentamos que los microfluídicos digitales pueden permitir a los estudiantes experimentar estos aspectos únicos y ser de mente abierta no demasiado para apegarse a microfluídicos de bajo número reynold basados en microcanal1.
Brevemente, el campo de los microfluídicos digitales se basa en gran medida en los fenómenos de electrowetting, que fue descrito por primera vez por Gabriel Lippmann5,6. Los últimos acontecimientos fueron iniciados por Berge a principios de la década de 19907. Su contribución clave es la idea de introducir un aislador delgado para separar el líquido conductor de los electrodos metálicos para eliminar el problema de la electrólisis. Esta idea ha sido denominada electrowetting en dieléctrico (EWOD). Posteriormente, la microfluídica digital fue popularizada por varios investigadores pioneros8,9. Ahora se ha probado una lista completa de aplicaciones, por ejemplo, en diagnóstico clínico, química y biología, en microfluídica digital10,11,12 y, por lo tanto, hay muchos ejemplos disponibles para un entorno educativo. En particular, a lo largo de la línea de microfluídicos digitales de bajo costo, do-it-yourself, Abdelgawad y Wheeler han reportado previamente prototipado rápido y de bajo costo de microfluidics digitales13,14. Fobel et al., también ha informado DropBot como un sistema de control microfluídico digital de código abierto15. Yafia et al., también informó de un microfluídico digital portátil basado en piezas impresas en 3D y el teléfono más pequeño16. Alistar y Gaudenz también han desarrollado la plataforma OpenDrop alimentada por batería, que se basa en la matriz de transistores de efecto de campo y la accionación de CC17.
Aquí, presentamos un kit educativo de microfluídicos digitales basado en placa de circuito impreso de origen comercial (PCB) que permite al usuario ensamblar y obtener experiencia práctica con microfluídicos digitales(Figura 1). Fee-for-service para crear PCB a partir de archivos de diseño digital está ampliamente disponible, y por lo tanto creemos que es una solución viable de bajo costo para la educación siempre que los archivos de diseño digital se puedan compartir. La elección meticulosa de los componentes y el diseño del sistema se hace para simplificar el proceso de montaje y hacer una interfaz con la intuición del usuario. Por lo tanto, se utiliza una configuración de una placa en lugar de una configuración de dos placas para evitar la necesidad de una placa superior. Tanto los componentes como los productos químicos de prueba deben estar fácilmente disponibles. Por ejemplo, la envoltura de alimentos del supermercado se utiliza como aislante en nuestro kit.
Para demostrar la viabilidad de nuestro kit, sugerimos un experimento químico específico basado en la quimioluminiscencia del luminol y proporcionamos el protocolo. La esperanza es que la observación visual de la quimioluminiscencia pueda entusiasmar y excitar a los estudiantes. El luminol es un químico que exhibe un resplandor azul cuando se mezcla con un agente oxidante como H2O2 y se utiliza típicamente en los forenses para detectar sangre18. En nuestro entorno de laboratorio, el ferricianuro de potasio sirve como catalizador. El luminol reacciona con el ión de hidróxido y forma un dianion. El dianion posteriormente reacciona con oxígeno del peróxido de hidrógeno para formar ácido 5-aminofálico con electrones en un estado excitado, y la relajación de los electrones desde el estado excitado hasta el estado del suelo resulta en fotones visibles como una explosión de luz azul.
También informamos de un experimento de imágenes fluorescentes con un teléfono inteligente para demostrar la integración de un diodo emisor de luz (LED) como fuente de luz de excitación. Por último, la evaporación de gotas es un problema en los microfluídicos, pero rara vez se está abordando. (A 1 μL de gota de agua se pierde dentro de 1 h de un sustrato abierto3.) Utilizamos un atomizador basado en un transductor piezozo de alta frecuencia para convertir el agua en niebla fina. Esto crea un ambiente humidificado para evitar la evaporación de gotas y demuestra la actuación de gotas a largo plazo (~1 h).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig01.jpg"> Figura 1: Esquemas de configuración EWOD. ( a ) Se utilizaunmicrocontrolador para proporcionar una secuencia de control al electrodo EWOD. Además, la humedad está controlada. b) Esquemas de diseño PCB. Los electrodos, el LED para imágenes fluorescentes, resistencias y transistores de efecto de campo (FET) están etiquetados. También se muestra barra de escala de 1 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig01large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig02.jpg"> Figura 2: Vista superior del kit. La placa de microcontrolador, la placa de alimentación de alta tensión, el PCB EWOD, el sensor de humedad y el atomizador están etiquetados. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig02large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Caja acrílica</td><td>LOCAL vendedor</td><td></td><td>23cm x 20.5 cm x 6cm</td></tr><tr><td>Ardunion Uno</td> Placa de <td>microcontrolador</td><td>Arduino</td><td>UNO</td></tr><tr><td>ácido acético</td><td>Sigma Alrich</td><td>695092-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Breadboard</td><td>MCIGICM</td><td>400tie</td><td>4 cm x 7 cm, 400 Puntos Placa de pruebas sin soldadura, un paquete de 4</td></tr><tr><td>BSP89 H6327 Infineon MOSFET&nbsp;</td><td>Mouser</td><td>726-BSP89H6327</td><td>drenaje agrio voltaje de ruptura 240V, en resistencia 4.2 ohm</td></tr><tr><td>ácido cítrico</td><td>sigma Alrich</td><td>251275-100G</td><td></td></tr><tr><td>Filtro de vidrio de color&nbsp;</td><td>Filtro de vidrio de color Thorlabs</td><td>FGL 530</td><td>para imágenes fluorescentes</td></tr><tr><td>DHT11 sensor de temperatura y humedad</td><td>adafruit</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Multímetro digital&nbsp;</td><td>Fluke</td><td>17B</td><td></td></tr><tr><td>Isómero de isotiocianato de fluoresceína I</td><td>sigma Alrich</td><td>F7250-50MG</td><td>50 mg precio, imágenes fluorescentes</td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Sigma Alrich</td><td>G9012-500ML</td><td></td></tr><tr><td>Fuente de alimentación de alto voltaje para tubo Nixe</td><td>Vaorwne NCH6100HV</td><td></td><td>Potencia de alto voltaje máx. dc 235V</td></tr><tr><td>LM2596 voltaje de refuerzo de voltaje Voltaje</td><td></td><td></td><td>de refuerzo de 5V a 12 V</td></tr><tr><td>Luminol</td><td>Sigma Alrich</td><td>123072-5G</td><td>5 g por $110</td></tr><tr><td>Pippet</td><td>Thermal Fisher</td><td></td><td>1- 10 ul</td></tr><tr><td>Placa de circuito impreso&nbsp;</td><td>Vendedor</td><td></td> local <td>10 piezas por $ 60</td></tr><tr><td>Envoltura de plástico para alimentos</td><td>Kirkland</td><td>Stretch-tite&nbsp;</td><td>envoltura de alimentos Envoltura de plástico para alimentos</td></tr><tr><td>Ferriciniuro de potasio</td><td>Merck</td><td>104982</td><td>1 kg</td></tr><tr><td>1N Solución de hidróxido de potasio (1 mol/l)&nbsp;</td><td>Scharlau&nbsp;</td><td></td><td>1 litro</td></tr><tr><td>Cinta de oficina transparente de 3 mm</td><td>3M Scotch</td><td></td><td>semitransparente, utilizada como difusor para la iluminación</td></tr><tr><td>sal</td><td></td><td>Yodada de gran valor</td><td>6 oz por $ 7 sal del supermercado</td></tr><tr><td>Aceite de silicona (5Cst)</td><td>Sigma Alrich</td><td>317667-250ML</td><td>capa hidrofóbica superior y capa de relleno entre el electrodo y el aislante</td></tr><tr><td>sacarosa</td><td></td><td></td><td>azúcar de mesa&nbsp; de cualquier supermercado, 6 dólares la libra</td></tr><tr><td>Montaje en superficie LED azul</td><td>oznio</td><td>3528</td><td>Oznio 20 piezas de PLCC-2 LED de montaje en superficie, tamaño 3528 SMD SMT LED - Azul</td></tr><tr><td>Resistencia de montaje en superficie 180k Ohm</td><td>Balance World Inc</td><td></td><td>3mm x 6 mm 1watt</td></tr><tr><td>Resistencia de montaje en superficie 510Ohm</td><td>Balance World Inc</td><td></td><td>resistencia de polarización para LED, 3mmx6mm 1watt</td></tr><tr><td>Atomizador de agua</td><td>Grove&nbsp;</td><td></td><td>frecuencia de funcionamiento 100 kHz&nbsp; voto de alimentación 5V max 2W&nbsp; El kit viene con transductor</td></tr><tr> ultrasónico<td colspan="4">transistor de alto voltaje</td></tr></tbody></table>

un kit versátil basado en la actuación de gotas de microfluídica digital para la educación científica

A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education

Este artículo describe un kit educativo basado en microfluídicos digitales. Un protocolo para el experimento de quimioluminiscencia basado en luminal se notifica como un ejemplo específico. También tiene capacidad de imágenes fluorescentes y cerramiento humidificado cerrado basado en un atomizador ultrasónico para evitar la evaporación. El kit se puede montar en un corto período de tiempo y con un entrenamiento mínimo en electrónica y soldadura. El kit permite a estudiantes de pregrado/posgrado y entusiastas obtener experiencia práctica en microfluídicos de una manera intuitiva y ser entrenados para familiarizarse con los microfluídicos digitales.

El accionamiento de las gotas se graba con un teléfono inteligente. Los resultados representativos de la quimioluminiscencia y las imágenes fluorescentes se muestran en la Figura 3 y la Figura 4. Para el experimento de quimioluminiscencia, la gota de 10 μL de ferricyanida se acciona para mover y mezclar con gota pre-depositada de 2 μL en el electrodo objetivo como se muestra en la Figura 3. El períod...

Describimos un kit educativo que permite a los usuarios ejecutar múltiples experimentos y obtener experiencia práctica en microfluídicos digitales.

Un kit versátil basado en la actuación de gotas de microfluídica digital para la educación científica

This paper describes an educational kit based on digital microfluidics. A protocol for luminol-based chemiluminescence experiment is reported as a ...

Presentamos un kit educativo de microfluidics digitales basado en una placa de circuito impreso de origen comercial que permite al usuario obtener experiencia práctica con microfluídicos digitales. Esta es una solución viable y de bajo costo para la educación siempre que los archivos de diseño de PCB digitales se puedan compartir. Proponemos utilizar la microfluidics digital como herramienta educativa porque las gotas se manipulan en plataformas genéricas de matriz de electrodos.Los usuarios pueden aprovechar un conjunto extendido de componentes electrónicos ahora altamente accesibles para aplicaciones do-it-yourself para interactuar electrónicamente con las gotas. Demostrando que el procedimiento será Yu Hao Guo, un estudiante graduado del Laboratorio Yang. Comience soldando las resistencias de montaje superficial, los transistores y los diodos emisores de luz en la placa PCB.Conecte la salida de la placa de alimentación de alta tensión a la placa PCB con los componentes soldados. A continuación, conecte la batería a la placa de refuerzo de voltaje para aumentar el voltaje de seis voltios a 12 voltios. Conecte el sensor de humedad, el atomizador piezoeléctrico ultrasónico y la placa conductora del atomizador a la placa de microcontrolador.Encienda el microcontrolador utilizando el código suplementario proporcionado. Ajuste la resistencia variable de la placa de alta tensión y utilice el multimesímetro digital para medir el voltaje del electrodo EWOD. Use guantes de nitrilo limpios y aplique 10 microlitros de aceite de silicona de cinco centistos en el área del electrodo utilizando un micropipette.Extienda el aceite uniformemente en el área del electrodo con un dedo. Corta un trozo de envoltura de alimentos con dimensiones de 2,5 por cuatro centímetros y colóquelo encima del electrodo. Aplique aceite de silicona en el área del electrodo utilizando un micropipette y esparce uniformemente.Para realizar un experimento de quimioluminiscencia, coloque de dos a cinco microlitros de solución de luminol en el electrodo objetivo utilizando un micropipette. Coloque 10 microlitros de ferrocianuro de potasio al 0,1% en el electrodo que se puede mover como gota para electrowetting. Encienda el microcontrolador para que la gota de ferrocianuro de potasio se fusione con el luminal.Para imágenes fluorescentes, corte una pieza de un centímetro cuadrado de cinta semitransparente y colóquela entre el diodo emisor de luz de excitación y los electrodos EWOD. Conecte el filtro de vidrio de emisión a la cámara del smartphone con cinta adhesiva y coloque 10 microlitros de la solución de ferrocianuro de potasio en los electrodos. Graba el vídeo de la actuación de la gota con un smartphone.Para una actuación de gotas a largo plazo, coloque un mililitro de agua en el atomizador ultrasónico. Coloque una gota de ferrocianuro de potasio y encienda el microcontrolador. A continuación, cierre inmediatamente la tapa de la carcasa.Compruebe la actuación de las gotas después de una hora. Aquí se muestra un movimiento representativo de gotas. Para el experimento de quimioluminiscencia, la gota de ferrocianuro se acciona para moverse y mezclar con la gota de luminal pre-depositada en el electrodo objetivo a 12 segundos.Aquí se muestra una configuración esquemática de un LED que sirve como fuente de luz para excitación, una cinta de oficina transparente y transparente como difusor de luz y el filtro de emisión conectado directamente a la cámara del smartphone. Las imágenes fluorescentes de la gota que contiene isoticianato de fluoresceína en la oscuridad se ven como resultado de la cinta semitransparente que sirve como difusor para distribuir uniformemente la luz de excitación. Para un experimento a largo plazo, se puede observar una actuación exitosa de las gotas.Aquí se muestran los datos representativos de humedad bajo la acción de un atomizador ultrasónico. Este protocolo se puede utilizar para desarrollar un kit educativo basado en microfluídicos digitales. Un experimento de quimioluminiscencia basado en luminal se notifica como un ejemplo específico.El kit se puede montar en un corto período de tiempo y con un entrenamiento mínimo en electrónica. El experimento simplificado descrito aquí se puede extender a otros experimentos. Por ejemplo, se puede utilizar un kit de prueba de papel moviendo la gota al papel que se va a absorber.También se puede agregar un microcontrolador con circuito lógico de interfaz para proporcionar un control digital y una programación más sofisticados. Este protocolo puede beneficiar a los entusiastas no profesionales para aprender y aplicar la electrónica para avanzar aún más en su conocimiento del campo.

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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

Hemos desarrollado un cultivo de células automatizado y la plataforma de interrogación para experimentos de estimulación de células micro-escala. La plataforma ofrece un control sencillo, versátil y precisa en el cultivo y estimular las pequeñas poblaciones de células, y la recuperación de lisados ​​de análisis moleculares. La plataforma se adapta bien a los estudios que utilizan las células preciosos y / o reactivos.

Una plataforma automatizada versátil para Micro escala experimentos de estimulación celular

Se describe el protocolo para la fabricación y operación de dispositivos de deshumectación de campo (Field-DW), así como los estudios preliminares de los efectos de los campos eléctricos en el contenido de las gotas.

Tomando ventaja de la reducción de la interacción de gotas en la superficie para optimizar el transporte de Bioanalytes en microfluídica digitales

Presentamos un sistema de introducción de muestras de gotas discreto para la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS). Se basa en un chip microfluídico barato y desechable que genera gotitas altamente monodispersas en un intervalo de tamaños de 40-60 micras, con frecuencias de 90 a 7000 Hz.

Un chip de microfluidos para ICPMS Introducción Muestra

Describimos un ensayo digital de punto final para cuantificar ácidos nucleicos con una lectura simplificada (analógica). Medimos la fluorescencia masiva de ensayos digitales basados en gotas utilizando una máquina de qPCR estándar en lugar de instrumentación especializada y confirmamos nuestros resultados mediante microscopía.

Lectura granel simple de Digital ácidos nucleicos Cuantificación ensayos

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

Sistemas de laboratorio en gota reacción permiten la aplicación versátil de reacciones complejas en una escala de microfluidos. Una plataforma de actuación automatizada que consiste en una matriz de 3 x 3 de bobinas electromagnéticas fue desarrollada y utilizado con éxito para combinar dos 10 μl microreactores y así iniciar una reacción enzimática en los mármoles líquidos resultantes.

Gotas acuosas utilizan como enzimática microreactores y su accionamiento electromagnético

El microfluídico digital basado en electrohumección es una técnica que utiliza un cambio impulsado por voltaje en el ángulo de contacto aparente de una gota de volumen de microlitros para facilitar su manipulación. La combinación de esto con perlas magnéticas funcionalizadas permite la integración de múltiples operaciones de unidades de laboratorio para la preparación de muestras y la identificación de patógenos utilizando el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA).

Plataforma de microfluídico digital basada en electrohumección para el ensayo automatizado de inmunoabsorbentes ligados a enzimas

Este protocolo describe cómo utilizar el sistema de cultivo microbiano de microgotas (MMC) para llevar a cabo el cultivo microbiano automatizado y la evolución adaptativa. MMC puede cultivar y subcultivar microorganismos de forma automática y continua y monitorear en línea su crecimiento con un rendimiento relativamente alto y una buena paralelización, reduciendo el consumo de mano de obra y reactivos.

Cultivo microbiano automatizado y evolución adaptativa utilizando el sistema de cultivo de microgotas microbianas (MMC)

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

Aprende a ensamblar un kit educativo de microfluídica digital con PCB comercial para experimentar con manipulación de gotas. Esta solución de bajo costo facilita el aprendizaje práctico de principios microfluídicos.

Un kit versátil basado en la actuación de gotas de microfluídica digital para la educación científica

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