Name: Plataforma microfluídica accionada neumáticamente para la concentración de micropartículas (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-01T14:15:00.000+00:00
Duration: 8 min 43 s
Description: Aprende a fabricar una plataforma microfluídica neumática para concentrar micropartículas con eficiencia. Este método supera el taponamiento, procesa numerosas partículas pequeñas y preserva la viabilidad celular en análisis biológicos.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Este trabajo fue apoyado por la subvención de la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF) financiada por el gobierno de Corea (Ministerio de Ciencia y TIC). (No. NRF-2021R1A2C1011380).

1. Diseño de la plataforma microfluídica para la concentración de partículas
<ol><li>Diseñar la plataforma microfluídica neumática que consta de una válvula neumática para el flujo de fluidos en la red de flujo 3D y tres válvulas neumáticas para el funcionamiento de la válvula de tamiz (Vs), fluido (Vf) y partícula (Vp) (Figura 1). NOTA: Los bloques Vs concentran partículas del líquido, y Vf y Vp permiten la liberación de fluidos y partículas después de la concentración. Tres puertos neumáticos proporcionan aire comprimido desde la capa de suministro de fluido/neumático (normalmente abierta) y la salida de luz de la válvula neumática para accionar la válvula. La red de canales microfluídicos está diseñada con un programa CAD18,19.</li>
	<li>Diseñe el canal para que sea una capa de suministro neumática y una capa de red de canal 3D (Figura 2). NOTA: La red fluida está interconectada con los canales curvos en la parte anterior y la cámara rectangular en la región posterior. Vs bloquean la entrada y las partículas se acumulan en el área de recolección del canal de fluido curvo. Los fluidos libres de partículas (líquidos libres de partículas) se salen a través de la salida Qf y las partículas concentradas a través de la salida Qp (Figura 3).</li>
	<li>De acuerdo con las condiciones anteriores, prepare cuatro tipos de moldes SU-8. NOTA: Los cuatro moldes incluyen un molde que permite controlar la válvula a través de la neumática, dos moldes que crean canales de fluido y un molde limpio sin forma (Figura 4 y Tabla 1). Los cuatro tipos de moldes mencionados se fabrican utilizando procesos de fotolitografía estándar. Esta fabricación de moldes consiste en un molde SU-8 en una oblea de silicio según los informes publicados anteriormente18,19. La figura 5 muestra el chip del dispositivo.</li>
</ol>2. Fabricación de la plataforma microfluídica para la concentración de partículas
NOTA: La Figura 6 ilustra la fabricación de una plataforma microfluídica que concentra partículas.
<ol><li>Replique la capa PDMS utilizando un molde SU-8 de canal de válvula neumática preparado (paso 1.3) para controlar neumáticamente la válvula.<ol>
<li>Vierta 10 ml de PDMS líquido y 1 ml de agente de curado (consulte la Tabla de materiales) en un molde de canal de válvula neumático preparado (paso 1.3) y active térmicamente a 90 °C durante 30 min.</li>
		<li>Después de curar las estructuras PDMS, separe el molde SU-8 del paso 2.1.1.</li>
		<li>Perfore tres puertos neumáticos de 1,5 mm (Vs, Vf y Vp) en el canal de la válvula neumática fabricado de acuerdo con el paso 2.1.2 mediante una punción de 1,5 mm (consulte la Tabla de materiales).</li>
		<li>Vierta 10 ml de PDMS líquido y 1 ml de agente de curado en un molde SU-8 limpio preparado preparado en el paso 1.3 y haga spin-coat a 1.500 rpm durante 15 s utilizando un recubrimiento de espín (consulte la Tabla de materiales). A continuación, activar térmicamente a 90 °C durante 30 min.</li>
		<li>Después de curar las estructuras PDMS, separe el molde SU-8 del paso 2.1.4. NOTA: La capa de diafragma de la válvula controla el flujo de fluido de acuerdo con la presión neumática.</li>
		<li>Tratar el plasma atmosférico (ver Tabla de Materiales) a las estructuras PDMS preparadas en los pasos 2.1.3 y 2.1.5 durante 20 s.</li>
		<li>Alinee directamente las estructuras PDMS tratadas con plasma a partir del paso 2.1.6 de acuerdo con la estructura del canal verificando con un microscopio.</li>
		<li>Unir las estructuras PDMS alineadas preparadas en el paso 2.1.7 calentando a 90 °C durante 30 min.</li>
		<li>Perfore un orificio de 1,5 mm de diámetro en la entrada del canal de fluido (Qfp) y las salidas del canal de fluido (Qf y Qp) dentro de la parte del canal neumático a la que está unida la capa delgada del diafragma, mediante una punción de 1,5 mm.</li>
	</ol></li>
	<li>Replique ambos lados de la capa PDMS utilizando dos moldes SU-8 para hacer un canal microfluídico. Utilice un molde de canal microfluídico curvo y rectangular en la parte delantera y un molde de canal de interconexión microfluídica en la parte trasera.<ol>
<li>Vierta 10 ml de PDMS líquido y 1 ml de agente de curado en el molde de canal microfluídico curvo y rectangular y en la capa de espín a 1.200 rpm durante 15 s. A continuación, cree moldes para la cámara de fluido curva y los canales de fluido mediante activación térmica a 90 °C durante 30 min (Figura 6A).</li>
		<li>Separe la capa PDMS en la que se forma el canal microfluídico, luego haga un molde activado por calor que cubra la pared de ventilación sellada uniéndose a la oblea de vidrio tratando el plasma atmosférico durante 20 s (Figura 6B).</li>
		<li>Vierta 3 ml de PDMS líquido en el canal de interconexión del molde SU-8 (Figura 6C).</li>
		<li>Organice la estructura fabricada en el paso 2.2.2 con el molde de canal de interconexión en PDMS líquido en el molde de canal de interconexión microfluídica y seque la estructura superpuesta a 130 °C durante 30 min (Figura 6D). NOTA: Al curar la estructura trasera, el molde PDMS fabricado en el paso 2.2.2 se infla por la presión térmica de la capa de aire, y la capa PDMS deformada se activa térmicamente (Figura 6E)16.</li>
		<li>Después del curado, retire el molde frontal SU-8 de la capa de red del canal microfluídico y despegue cuidadosamente el molde PDMS trasero (Figura 6F). NOTA: La capa de red fluídica 3D permite la creación de una cámara de fluido curvada anterior y canales microfluídicos.</li>
		<li>Vierta 10 ml de PDMS líquido y 1 ml de agente de curado en un molde SU-8 limpio. A continuación, activar térmicamente a 90 °C durante 30 min.</li>
		<li>Después de curar las estructuras PDMS, separe el molde SU-8. NOTA: Este paso crea la capa de sellado adicional.</li>
		<li>Tratar el plasma atmosférico a estructuras PDMS preparadas en los pasos 2.2.3 y 2.2.7 durante 20 s.</li>
		<li>Alinee directamente las estructuras PDMS tratadas con plasma de acuerdo con la estructura del canal verificando con un microscopio.</li>
		<li>Unir las estructuras PDMS alineadas calentando a 90 °C durante 30 min.</li>
	</ol></li>
	<li>Alinear las estructuras PDMS preparadas en los pasos 2.1 y 2.2 según la estructura del canal y unirlas tratando plasma atmosférico durante 20 s.</li>
</ol>3. Configuración del dispositivo
NOTA: La Figura 7 muestra la fabricación de una plataforma microfluídica que concentra partículas.
<ol><li>Llene manualmente el canal microfluídico con agua desmineralizada sin burbujas con una jeringa de 10 ml.</li>
	<li>Para controlar el P_Qfp y las tres válvulas neumáticas (P_Vs, P_Vf y P_Vp) que controlan el flujo de microperlas, inserte un controlador de presión de precisión con cuatro o más canales de salida (consulte la Tabla de materiales) para el fluido de trabajo (Qfp) en la plataforma microfluídica. NOTA: Un controlador de presión de precisión con cuatro canales de salida se puede reemplazar con múltiples controladores de presión de precisión. En este experimento, la presión de funcionamiento de P_Qfp fue de 10 kPa, P_Vs fue de 15 kPa y P_Vf y P_Vp fueron de 18 kPa (Figura 8 y Tabla 2). La Figura 8 muestra el caudal de fluido de trabajo a lo largo del tiempo a medida que las partículas son concentradas por la plataforma microfluídica con P_Vs de 15 kPa, y la Tabla 2 muestra los resultados de actuación de acuerdo con las válvulas neumáticas.</li>
	<li>Preparar partículas de prueba de poliestireno carboxilo de varios tamaños en agua destilada (ver Tabla de Materiales). NOTA: Los tamaños de partícula utilizados en este experimento fueron 24.9, 8.49 y 4.16 μm; se pueden usar partículas de varios tamaños dependiendo de la presión de P_Vs.</li>
	<li>Para controlar el caudal del fluido de trabajo, llene una botella de vidrio medio llena de agua (fluido de trabajo) y conecte la tapa de la botella de vidrio al canal de salida del controlador y a la microválvula. NOTA: Conecte un tubo a la microválvula para recibir aire comprimido del controlador y el otro tubo para inyectar agua.</li>
	<li>Observe el funcionamiento de la plataforma a través de un microscopio invertido para todas las operaciones de la plataforma y mida el caudal de funcionamiento a lo largo del tiempo en la salida mediante un medidor de flujo de líquido (consulte la Tabla de materiales).</li>
</ol>4. Funcionamiento del dispositivo
<ol><li>Inyecte la mezcla partícula/fluido bajo presión en la entrada (Qfp) con Vp (Figura 9A). NOTA: El flujo de partículas y fluido limpio desde la salida a través de los canales interconectados se controlan a través de Vp y Vf, respectivamente (Tabla 2).</li>
	<li>Aplique presión a Vs a 15 kPa y Vp a 18 kPa para accionar la válvula. NOTA: En este momento, el diafragma se deforma, las partículas del fluido Qfp se bloquean en el espacio de contacto entre el canal de fluido curvo y el fluido curvo en voladizo, y el fluido Qfp no deseado se libera a través del Qf abierto (Figura 9B, C).</li>
	<li>Cuando las partículas estén concentradas, aplique presión solo a Vf. NOTA: En este momento, cuando la presión se aplica solo a Vf, las partículas obstruidas se liberan a través de Qp (Figura 9D).</li>
</ol>

<ol><li>Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+origins+and+the+future+of+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">The origins and the future of microfluidics.</a> Nature. 442 (7107), 368-373 (2006).</li>
<li>Desitter, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+device+for+rapid+isolation+by+size+and+characterization+of+rare+circulating+tumor+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Anticancer+Research%22%5BJournal%5D)">A new device for rapid isolation by size and characterization of rare circulating tumor cells.</a> Anticancer Research. 31 (2), 427-441 (2011).</li>
<li>Hayes, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circulating+tumor+cells+at+each+follow-up+time+point+during+therapy+of+metastatic+breast+cancer+patients+predict+progression-free+and+overall+survival%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Circulating tumor cells at each follow-up time point during therapy of metastatic breast cancer patients predict progression-free and overall survival.</a> Clinical Cancer Research. 12 (14), 4218-4224 (2016).</li>
<li>Choi, S., Park, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+system+for+dielectrophoretic+separation+based+on+a+trapezoidal+electrode+array%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Microfluidic system for dielectrophoretic separation based on a trapezoidal electrode array.</a> Lab on a Chip. 5 (10), 1161-1167 (2005).</li>
<li>Jung, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Six-stage+cascade+paramagnetic+mode+magnetophoretic+separation+system+for+human+blood+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Microdevices%22%5BJournal%5D)">Six-stage cascade paramagnetic mode magnetophoretic separation system for human blood samples.</a> Biomedical Microdevices. 12 (4), 637-645 (2010).</li>
<li>Li, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+separation+of+circulating+tumor+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Acoustic separation of circulating tumor cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (16), 4970-4975 (2015).</li>
<li>Lin, Y. H., Lee, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optically+induced+flow+cytometry+for+continuous+microparticle+counting+and+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Optically induced flow cytometry for continuous microparticle counting and sorting.</a> Biosensors and Bioelectronics. 24 (4), 572-578 (2008).</li>
<li>Gramotnev, D. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+tweezers+for+surface+manipulation+with+nanoscale+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Thermal tweezers for surface manipulation with nanoscale resolution.</a> Applied Physics Letters. 90 (5), 054108(2007).</li>
<li>Huang, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+particle+separation+through+deterministic+lateral+displacement%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Continuous particle separation through deterministic lateral displacement.</a> Science. 304 (5673), 987-990 (2004).</li>
<li>Yin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-stage+particle+separation+based+on+microstructure+filtration+and+dielectrophoresis%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Multi-stage particle separation based on microstructure filtration and dielectrophoresis.</a> Micromachines. 10 (2), 103(2019).</li>
<li>Yoon, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clogging-free+microfluidics+for+continuous+size-based+separation+of+microparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Clogging-free microfluidics for continuous size-based separation of microparticles.</a> Scientific Reports. 6 (1), 1-8 (2016).</li>
<li>Alvankarian, J., Majlis, B. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+microfluidic+devices+for+hydrodynamic+fractionation+of+cells+and+beads%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Tunable microfluidic devices for hydrodynamic fractionation of cells and beads: a review.</a> Sensors. 15 (11), 29685-29701 (2015).</li>
<li>Irimia, D., Toner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell+handling+using+microstructured+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Cell handling using microstructured membranes.</a> Lab on a Chip. 6 (3), 345-352 (2006).</li>
<li>Huang, S. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+tunable+micro+filter+modulated+by+pneumatic+pressure+for+cell+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">A tunable micro filter modulated by pneumatic pressure for cell separation.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 142 (1), 389-399 (2009).</li>
<li>Chang, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+tunable+microfluidic-based+filter+modulated+by+pneumatic+pressure+for+separation+of+blood+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">A tunable microfluidic-based filter modulated by pneumatic pressure for separation of blood cells.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 12 (1-4), 85-94 (2012).</li>
<li>Oh, C. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+pneumatic+valves+with+spherical+dome-shape+fluid+chambers%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Fabrication of pneumatic valves with spherical dome-shape fluid chambers.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 19 (5), 1091-1099 (2015).</li>
<li>Liu, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+trapping+and+high-throughput+patterning+of+cells+using+pneumatic+microstructures+in+an+integrated+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Dynamic trapping and high-throughput patterning of cells using pneumatic microstructures in an integrated microfluidic device.</a> Lab on a Chip. 12 (9), 1702-1709 (2012).</li>
<li>Jang, J. H., Jeong, O. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+a+pneumatic+microparticle+concentrator%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Fabrication of a pneumatic microparticle concentrator.</a> Micromachines. 11 (1), 40(2020).</li>
<li>McDonald, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28dimethylsiloxane%29+as+a+material+for+fabricating+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Accounts+of+Chemical+Research%22%5BJournal%5D)">Poly(dimethylsiloxane) as a material for fabricating microfluidic device.</a> Accounts of Chemical Research. 35 (7), 491-499 (2002).</li>
<li>Brivio, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+MALDI-chip+integrated+system+with+a+monitoring+window%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A MALDI-chip integrated system with a monitoring window.</a> Lab on a Chip. 5 (4), 378-381 (2005).</li>
<li>Jeong, O. C., Konishi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+self-generated+peristaltic+motion+of+cascaded+pneumatic+actuators+for+micro+pumps%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">The self-generated peristaltic motion of cascaded pneumatic actuators for micro pumps.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 18 (8), 085017(2008).</li>
<li>Taff, B. M., Voldman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+scalable+addressable+positive+dielectrophoretic+cell-sorting+array%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A scalable addressable positive dielectrophoretic cell-sorting array.</a> Analytical Chemistry. 77 (24), 7976-7983 (2005).</li>
<li>Pamme, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+free-flow+magnetophoresis%3A+Separation+and+detection+of+mixtures+of+magnetic+particles+in+continuous+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetism+and+Magnetic+Materials%22%5BJournal%5D)">On-chip free-flow magnetophoresis: Separation and detection of mixtures of magnetic particles in continuous flow.</a> Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 307 (2), 237-244 (2006).</li>
<li>Harris, N. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+a+micro-engineered+ultrasonic+particle+manipulator%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Performance of a micro-engineered ultrasonic particle manipulator.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 111, 481-486 (2005).</li>
<li>Yoon, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clogging-free+microfluidics+for+continuous+size-based+separation+of+microparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Clogging-free microfluidics for continuous size-based separation of microparticles.</a> Scientific Reports. 6 (1), 1-18 (2016).</li>
<li>Beattie, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clog-free+cell+filtration+using+resettable+cell+traps%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Clog-free cell filtration using resettable cell traps.</a> Lab on a Chip. 14 (15), 2657-2665 (2014).</li>
<li>Cheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+bubble-+and+clogging-free+microfluidic+particle+separation+platform+with+multi-filtration%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A bubble- and clogging-free microfluidic particle separation platform with multi-filtration.</a> Lab on a Chip. 16 (23), 4517-4526 (2016).</li>
</ol>

Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.

Esta plataforma proporciona una forma sencilla de purificar y concentrar partículas de varios tamaños. Las partículas se acumulan y liberan a través del control de la válvula neumática, y no se observa obstrucción porque no hay una estructura pasiva. Usando este dispositivo, se presenta la concentración de partículas de tres tamaños. Sin embargo, la presión de funcionamiento, el tiempo requerido para la concentración y la velocidad pueden variar según las dimensiones del dispositivo, el aumento del tamaño de partícula y ...

Debido a la importancia del análisis biológico, las tecnologías de sistemas microelectromecánicos microfluídicos y biomédicos (BioMEMS) 1,2 se utilizan para desarrollar y estudiar dispositivos para la purificación y recolección de micromateriales 2,3,4. La captura de partículas se clasifica como activa o pasiva. Las trampas activas se han utilizado para las fuerzas dieléctricas externas5, magnetoforéticas6,auditivas 7, visuales8 o térmicas9 que actúan sobre partículas independientes, lo que permite un control preciso de sus movimientos. Sin embargo, se requiere una interacción entre la partícula y la fuerza externa; por lo tanto, el rendimiento es bajo. En los sistemas microfluídicos, el control del caudal es muy importante porque las fuerzas externas se transmiten a las partículas objetivo.
En general, los dispositivos microfluídicos pasivos tienen micropilares en microcanales10,11. Las partículas se filtran a través de la interacción con un fluido que fluye, y estos dispositivos son fáciles de diseñar y baratos de fabricar. Sin embargo, causan obstrucción de partículas en micropilares, por lo que se han desarrollado dispositivos más complejos para evitar la obstrucción de partículas12. Los dispositivos microfluídicos con estructuras complejas son generalmente adecuados para manejar un número limitado de partículas 13,14,15,16,17,18.
Este artículo describe un método para fabricar y operar una plataforma microfluídica impulsada neumáticamente para grandes concentraciones de partículas que supera las deficiencias18 como se mencionó anteriormente. Esta plataforma puede bloquear y concentrar partículas por deformación y accionamiento de la capa delgada del diafragma de la placa de la válvula de tamiz (Vs) que se acumula en canales microfluídicos curvos. Las partículas se acumulan en canales microfluídicos curvos, y las partículas concentradas pueden separarse descargando el fluido de trabajo mediante el accionamiento de dos sellos PDMS válvulas de encendido / apagado18. Este método permite procesar un número limitado de partículas o concentrar un gran número de partículas pequeñas. Las condiciones de funcionamiento, como la magnitud del caudal y la presión del aire comprimido, pueden evitar daños no deseados en las celdas y aumentar la eficiencia de captura de las celdas.

<table><tbody><tr><td>Punción de 1,5 mm</td><td>Autoproducción</td><td>Autoproducción Esta</td><td>perforación se realizó solicitando un fabricante de moldes basado en el Miltex&reg; Producto de punzón de biopsia con émbolo (15110-15).</td></tr><tr><td>Oblea de silicio de 4 pulgadas / molde SU-8</td><td>4science</td><td>29-03573-01</td><td>Oblea de silicio tipo P de 4 pulgadas (100) / molde SU-8</td></tr><tr><td>Partícula reticulada de poliestireno carboxilo (24.9 &mu; m)</td><td>Spherotech</td><td>CPX-200-10 Muestra de</td><td>perlas concentradas1</td></tr><tr><td>Caudalímetro</td><td>Sensirion</td><td>SLI-1000</td><td>Medición de caudal</td></tr><tr><td>Cámara de alta velocidad</td><td>Photron</td><td>FASTCAM Mini</td><td>Observación de la concentración</td></tr><tr><td>Placa calefactora</td><td>Como una</td> placa calefactora <td>HI-1000</td><td>para el curado de PDMS LÍQUIDO</td></tr><tr><td>JERINGA KOVAX 10 mL/Jeringa</td><td>Koreavaccine</td><td>22G-10ML</td><td>Llene el canal microfluídico con agua desmineralizada sin burbujas.</td></tr><tr><td>Laboratorio Tratador Conona/Plasma atmosférico</td><td>Electro-Technic</td><td>BD-20AC</td><td>Enlace de chips/Plasma atmosférico</td></tr><tr><td>Polidimetilsiloxano líquido, PDMS</td><td>Dow Corning Inc.</td><td>Sylgard 184</td><td>Componentes del</td></tr><tr><td>microscopio</td> de chip <td>Olympus</td><td>IX-81</td><td>Observación de la concentración</td></tr><tr><td>Tubos de PEEK</td><td>SAINT-GOBAIN PPL CORP.</td><td>AAD04103</td><td>Inyectar o recoger partículas</td></tr><tr><td>de poliestireno (4.16 &mu; m)</td> <td>Spherotech</td><td>PP-40-10 Muestra de</td><td>perlas concentradas3</td></tr><tr><td>Partícula de poliestireno (8.49 &mu; m)</td> <td>Spherotech</td><td>PP-100-10 Muestra de</td><td>perlas concentradas2</td></tr><tr><td>Controlador de presión / &mu; flucon</td><td>AMED&</td><td>mu; flucon</td><td>Control de la presión de aire</td></tr><tr><td>Recubridor</td> giratorio <td>iNexus</td><td>ACE-200</td><td>esparce el PDMS líquido en el molde SU-8</td></tr></tbody></table>

plataforma microfluídica accionada neumáticamente para la concentración de micropartículas

Pneumatically Driven Microfluidic Platform for Micro-Particle Concentration

El presente artículo presenta un método para fabricar y operar una válvula neumática para controlar la concentración de partículas utilizando una plataforma microfluídica. Esta plataforma tiene una red tridimensional (3D) con canales de fluidos curvos y tres válvulas neumáticas, que crean redes, canales y espacios a través de la replicación dúplex con polidimetilsiloxano (PDMS). El dispositivo funciona en función de la respuesta transitoria de un caudal de fluido controlado por una válvula neumática en el siguiente orden: (1) carga de muestra, (2) bloqueo de muestra, (3) concentración de muestra y (4) liberación de muestra. Las partículas están bloqueadas por la deformación de la capa delgada del diafragma de la placa de la válvula del tamiz (Vs) y se acumulan en el canal microfluídico curvo. El fluido de trabajo se descarga mediante el accionamiento de dos válvulas de encendido / apagado. Como resultado de la operación, todas las partículas de varios aumentos fueron interceptadas y desconectadas con éxito. Cuando se aplica esta tecnología, la presión de funcionamiento, el tiempo requerido para la concentración y la tasa de concentración pueden variar según las dimensiones del dispositivo y el aumento del tamaño de partícula.

La Figura 8 muestra el caudal de los caudales para una operación de plataforma de cuatro etapas, como se menciona en la Tabla 2. La primera etapa es el estado de carga (un estado). La plataforma se suministró con fluido con todas las válvulas abiertas, y el fluido de trabajo (Qf) y las partículas (Qp) son casi idénticos ya que la red de canales microfluídicos exhibe simetría estructural. En la segunda etapa (estado b), el aire comprimido se transportó a Vs para bloquear las ...

El presente protocolo describe una plataforma microfluídica neumática que se puede utilizar para una concentración eficiente de micropartículas.

Plataforma microfluídica accionada neumáticamente para la concentración de micropartículas

The present article introduces a method for fabricating and operating a pneumatic valve to control particle concentration using a microfluidic platform. ...

Este protocolo describe nuestro método para fabricar y operar en una plataforma microfluídica impulsada neumáticamente para concentraciones de múltiples partículas que supera deficiencias como la obstrucción de partículas y estructuras complejas. Este método permite procesar un número ilimitado de partículas, concentrarse en una gran cantidad de partículas pequeñas y prevenir el daño celular no deseado, y aumenta la eficiencia de la entropía. Debido a la importancia del análisis biológico, las tecnologías de sistemas microelectromecánicos microfluídicos y biomédicos se utilizan para desarrollar y estudiar dispositivos para la purificación y recolección de micromateriales.Para comenzar, use un molde SU8 de canal de válvula neumática preparado previamente para replicar la capa PDMS para controlar neumáticamente la válvula. Vierta 10 mililitros de PDMS líquido y un mililitro de agente de curado en un molde de canal de válvula neumático preparado, y active el calor a 90 grados Celsius durante 30 minutos. Después de curar las estructuras PDMS, separe el molde SU8.Perfore tres puertos neumáticos de 1,5 milímetros en el canal de la válvula neumática mediante una punción de 1,5 milímetros. Vierta 10 mililitros de PDMS líquido y un mililitro de agente de curado en un molde SU8 limpio. Gire la capa durante 15 segundos a 1500 revoluciones por minuto con un recubrimiento de centrifugado, luego se active el calor a 90 grados centígrados durante 30 minutos.Separe el molde SU8 después de curar las estructuras PDMS. Trate la estructura del PDMS con plasma atmosférico durante 20 segundos. Usando un microscopio, alinee las estructuras PDMS tratadas con plasma de acuerdo con la estructura del canal.Unir las estructuras PDMS alineadas calentándolas a 90 grados centígrados durante 30 minutos. Usando una punción de 1,5 milímetros, haga un orificio de 1,5 milímetros de diámetro en la entrada y salida del canal de fluido dentro de la parte del canal neumático unida a la capa delgada del diafragma. Replique ambos lados de la capa PDMS utilizando dos moldes SU8 para hacer un canal microfluídico.Utilice un molde de canal microfluídico curvo y rectangular en la parte delantera y un molde de canal de interconexión microfluídica en la parte posterior. Vierta 10 mililitros de PDMS líquido y un mililitro de agente de curado en el molde de canal microfluídico curvo y rectangular, y recubrirlo con centrifugado a 1200 revoluciones por minuto durante 15 segundos, luego cree moldes para la cámara de fluido curva y los canales de fluido mediante la activación de calor a 90 grados Celsius durante 30 minutos. Separe la capa PDMS en la que se forma el canal microfluídico.Luego trátelo con plasma atmosférico durante 20 segundos para hacer un molde activado por calor que cubra la pared de ventilación sellada uniéndose a la oblea de vidrio. Vierta tres mililitros de PDMS líquido en el canal de interconexión del molde SU8. Organice la estructura, fabricada con el molde de canal de interconexión, en PDMS líquido en el molde de canal de interconexión microfluídica.Luego seque la estructura superpuesta a 130 grados centígrados durante 30 minutos. Después del curado, retire el molde frontal SU8 de la capa de red del canal microfluídico y despegue cuidadosamente el molde PDMS trasero. Vierta 10 mililitros de PDMS líquido y un mililitro de agente de curado en un molde SU8 limpio y actívelo a 90 grados centígrados durante 30 minutos.Separe el molde SU8 después de curar las estructuras PDMS. Trate los moldes de canal de interconexión microfluídica PDMS con plasma atmosférico durante 20 segundos. Usando un microscopio, alinee las estructuras PDMS tratadas con plasma de acuerdo con la estructura del canal.Unir las estructuras PDMS alineadas calentando a 90 grados Celsius durante 30 minutos. Alinear las estructuras PDMS preparadas durante este proceso según la estructura del canal y unirlas tratando con plasma atmosférico durante 20 segundos. Con una jeringa de 10 mililitros, llene el canal microfluídico con agua desmineralizada sin burbujas.Para controlar la presión del fluido de trabajo y las tres válvulas neumáticas que controlan el flujo de microperlas, inserte un controlador de presión de precisión con cuatro o más canales de salida para el fluido de trabajo en la plataforma microfluídica. Prepare partículas de prueba de poliestireno carboxilo de varios tamaños en agua destilada. Para controlar el caudal del fluido de trabajo, llene la mitad de una botella de vidrio con el agua y conecte la tapa de la botella de vidrio al canal de salida del controlador y a la microválvula.Usando un microscopio invertido, observe todas las operaciones de la plataforma y mida el caudal de funcionamiento a lo largo del tiempo en la salida mediante un medidor de flujo de líquido. Inyecte la mezcla de partículas o fluidos a presión en la entrada con la válvula de partículas. Aplique presión a la válvula CIV a 15 kilopascales y a la válvula de partículas a 18 kilopascales para accionar la válvula.Cuando las partículas estén concentradas, aplique presión solo a la válvula de fluido. El caudal de los fluidos se dividió en una operación de plataforma de cuatro etapas. La primera etapa fue el estado de carga.El fluido de trabajo y las partículas eran casi idénticos ya que la red de canales microfluídicos exhibía simetría estructural. La segunda etapa fue el estado de bloqueo. La trayectoria del flujo se estrechó y el caudal medido en el puerto de salida se redujo por la resistencia hidráulica.La tercera etapa fue el estado de concentración. El QP medido fue cercano a cero, y el QF fue aproximadamente 1,42 veces mayor que el del estado de bloqueo. La etapa final fue el estado de lanzamiento.Los caudales y los caudales de concentración resultantes demostraron que el accionamiento secuencial programado con la válvula neumática funciona bien debido a los cambios de flujo. Las partículas se concentraron y acumularon en el área de recolección cuando se cerraron la válvula CIV y la válvula de partículas, y todas las partículas concentradas recolectadas se liberaron en cuatro segundos cuando solo se cerró la válvula de fluido. Una parte esencial de este procedimiento es curar la estructura trasera donde se implanta la capa PDMS por la presión un poco más de la capa de aire.Y la capa de película deformada se activa repentinamente. Esta plataforma se puede utilizar para el auto-pretratamiento de biopartículas muy concentradas y rectas y suspendidas, ya que el funcionamiento no se ve afectado por las propiedades de las partículas físicas.

pneumatically-driven-microfluidic-platform-for-micro-particle

Research

Investigación

JoVE Journal

Engineering

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

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.

Una de microfluidos basada en hidrodinámica trampa para las partículas individuales

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

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, 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

Proponemos una técnica simple de autoensamblaje de nanopartículas coloidales de sílice para crear una unión nanofluídica entre dos microcanales en polidimetilsiloxano (PDMS). Usando esta técnica, se construyó una membrana de perlas nanoporosas con un tamaño de poro de hasta ~ 45 nm dentro de un microcanal y se aplicó a la preconcentración electrocinética de muestras de ADN.

Creación de Sub-50 Nm nanofluídico uniones en PDMS microfluidos de chips VIA proceso de autoensamblaje de partículas coloidales

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

Demostramos una plataforma de microfluidos con una red de electrodo de superficie integrado que combina detección de pulso resistivo (RPS) con división de código de acceso múltiple (CDMA), para multiplexar la detección y el tamaño de las partículas en múltiples canales de microfluidos.

Plataforma de microfluidos con multiplexado de detección electrónica para el seguimiento espacial de las partículas

Se describe el proceso de fabricación de un dispositivo microfluídico multicapa basado en PDMS que permite realizar reacciones de transcripción y traducción in vitro (IVTT) durante períodos prolongados. Además, se proporciona una visión general completa del hardware y el software necesarios para automatizar y mantener estas reacciones durante duraciones prolongadas.

Una plataforma microfluídica multicapa para la conducción de la expresión génica sin células prolongada

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

Este protocolo presenta un sistema microfluídico para estudiar la precipitación microbiana de minerales de óxido de manganeso. La formación de biominerales se mide in situ mediante microscopía óptica y análisis de imágenes. Este enfoque puede adaptarse para investigar la precipitación de otros minerales biogénicos de colores distintivos en ambientes porosos.

Una plataforma microfluídica para investigar la precipitación microbiana de óxidos metálicos en medios porosos

Aprende a fabricar una plataforma microfluídica neumática para concentrar micropartículas con eficiencia. Este método supera el taponamiento, procesa numerosas partículas pequeñas y preserva la viabilidad celular en análisis biológicos.

Plataforma microfluídica accionada neumáticamente para la concentración de micropartículas

Explorar más videos