Name: basée capillaire dispositif microfluidique centrifuge pour Taille contrôlable formation de microgouttelettes monodisperse (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 20 s
Description: Découvrez la production de microgouttelettes monodisperses à taille contrôlée par microfluidique centrifuge capillaire. Cette méthode efficace nécessite moins d'un microlitre d'échantillon et offre un rendement élevé pour les analyses biochimiques.

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Ce travail a été soutenu par le domaine de recherche PRESTO « Conception et contrôle des fonctions cellulaires » de l’Agence japonaise pour la science et la technologie (JST), une subvention pour la recherche scientifique dans les domaines innovants « Robotique moléculaire » (projet n° 24104002) du ministère de l’Éducation, de la Culture, des Sports, de la Science et de la Technologie (MEXT), Japon, une subvention pour les jeunes scientifiques (A) (projet n° 24680033) et la recherche scientifique (B) (projet n° 26280097) de la Société japonaise pour la robotique. la Promotion de la science (JSPS) et le cours de conception créative pour les biosciences et la biotechnologie de l’École de biosciences et de biotechnologie de Tokyo Tech.

1. Fabrication d&#39;un dispositif microfluidique à base capillaire- <ol><li> Mettre en place des titulaires Remarque: La conception du support est présenté sur la figure 2A. <ol><li> Découper chacun des quatre disques des supports (Figure 2A (i) - (iv)) à partir de plaque en matière plastique polyacétal 2 mm d&#39;épaisseur en utilisant une machine de broyage. Utiliser les dimensions suivantes pour chacun des quatre disques du titulaire: (i) une disque de diamètre 8,5 mm, le trou capillaire (CH) de diamètre 1,3 mm, le trou de vis (SH) de diamètre 1,8 mm; (Ii) deux disques de diamètre 8,7 mm, diamètre 2,0 mm, CH, SH diamètre de 1,8 mm; (Iii) trois disques de diamètre 8,7 mm, diamètre 0,5 mm, CH, SH diamètre de 1,8 mm; et (iv) un disque 4 de diamètre 9,1 mm, CH diamètre 1,0 mm, diamètre de 1,8 mm SH. </li><li> Assembler les supports utilisant M2 × 40 vis (figure 2B). Une partie inférieure de la porte (figure 2B) est constitué par le disque 1 et le disque 2 sur la figure 2A (i), (ii) et une partie supérieure (Figure 2B) du support est constitué du disque 3 et le disque 4 sur la figure 2A (iii), (iv). <ol><li> Pour construire la partie inférieure du support, insérez la vis dans trois SH de chaque disque 1 et 2. Raccourcir les vis en pinçant un morceau de la partie filetée. Gardez la longueur de la vis à 0,9 cm (la même longueur que la partie inférieure du support). </li><li> Pour construire la partie supérieure de la porte, insérer les vis dans les deux SH de chaque disque 3 et 4. Raccourcir les vis en pinçant un morceau de la partie filetée. Gardez la longueur de la vis à 0.7 cm (la même longueur que la partie supérieure de la porte). </li><li> Pour monter le support, joindre les parties inférieures et supérieures du support en utilisant une vis longue. Remarque: Conservez la longueur de la chaque partie du support exacte: la partie inférieure est de 0,9 cm; la partie supérieure est de 0,7 cm (figure 2B). </li></ol></li></ol></li><li> La fabrication des tubes capillaires en verre <ol><li> Utiliser deux types de capillaires en verre: un capillaire de verre intérieure (diamètre extérieur (OD) / Diamètre intérieur (ID): 1,0 / 0,6 mm), et un capillaire de verre extérieure (OD / ID: 2,0 / 1,12 mm). </li><li> Utilisez un coupe-verre de diviser le capillaire de verre extérieure en trois parties égales, puis utiliser le coupe-verre de diviser le capillaire de verre intérieure en deux parties égales. </li><li> Aiguiser chacune des capillaires en verre intérieure et extérieure séparées à l&#39;aide d&#39;un extracteur capillaire en verre (figure 3A). Réglez le poids de l&#39;extracteur au max. Réglez le niveau de l&#39;extracteur de chaleur à 60 degrés pour le capillaire de verre extérieure et 70 degrés pour le capillaire intérieure. aiguiser soigneusement le capillaire en verre. <ol><li> Gardez la longueur de la pointe dans la partie rétrécie du capillaire en verre: le capillaire intérieur est 1,5-1,8 cm; le capillaire externe est 0,8-1,0 cm (Figure 3C). Si cette longueur est plus courte ou plus longue que la longueur décrit, s&#39;il vous plaît ajuster le niveau de l&#39;extracteur de chaleur. </li></ol></li><li> Fix capillaires intérieurs ou extérieurs en verre à l&#39;aide d&#39;un ruban microforge debout (figure 3B). </li><li> Couper le bout du capillaire de verre en utilisant l&#39;microforge en trois étapes (figure 3B): (i) toucher la pointe du capillaire de verre pour les perles de verre sur un fil de platine, (ii) chauffer le fil de platine en marchant sur ​​un pied passer pendant 1-2 sec, et (iii) après 1-2 sec, couper la pointe du capillaire de verre par le refroidissement du fil de platine. <ol><li> Ajuster les diamètres de l&#39;intérieur (d i) et extérieure (d o) des orifices capillaires, respectivement. Le diamètre de l&#39;orifice du capillaire de verre intérieure est de 5, 10 et 20 pm (d i = 5,10, 20 pm) et le capillaire de verre extérieure (d o) est de 60 pm (d o = 60 pm) dans cette expérience. Remarque: Le tube capillaire en verre est jetable. Répéter la fabrication du capillaire en verres. </li></ol></li></ol></li></ol> 2. Procédure de production W microgouttelettes / S <ol><li> Remplir un capillaire de verre extérieure avec de l&#39;huile contenant un agent tensioactif. Le mélange d&#39;huile et d&#39;agent tensio-actif est l&#39;hexadécane contenant 2% (p / p) du monooléate de sorbitan dans cette expérience (Figure 4A). Note: Il existe de nombreuses combinaisons d&#39;huiles et de tensioactifs (par exemple, les huiles peuvent être fluoré ou gazeuse; tensioactifs peuvent être ioniques, non ioniques, ou fluoré). <ol><li> Introduire 10 pi de hexadécane contenant le monooléate dans un capillaire de verre extérieure. Sur la figure 4A, le diamètre de l&#39;orifice du capillaire de verre extérieure (d o) est de 60 pm (d o = 60 pm). Pour régler l&#39;orifice du capillaire en verre, revenir aux étapes 1.2.4-1.2.5. </li></ol></li><li> Fixer le capillaire externe dans la partie inférieure du support (figure 4B). </li><li> Draw d&#39;environ 0,1 ul d&#39;une solution aqueuse dans un capillaire en verre intérieur (Figure 4C) par action capillaire. Sur la figure 4C, le diamètre de l&#39;orifice du capillaire en verre intérieur (d i) est de 10 pm (d i = 10 pm). Pour régler l&#39;orifice du capillaire de verre, revenir aux étapes 1.2.4-1.2.5. </li><li> Fixer le capillaire interne dans la partie supérieure du support (Figure 4D-a). Insérer le tube capillaire interne dans le capillaire externe (Figure 4D-a). En regardant le point cercle blanc comme sur la figure 4D-a, observer la position du tube capillaire interne à l&#39;intérieur du capillaire extérieur (diamètre interne du capillaire extérieur (w) = 130 um) (Figure 4D-b, c) en utilisant un microscope numérique . La position du capillaire interne au sein du capillaire externe doit être mis à w = 100 à 150 um. Remarque: Pour changer la position de l&#39;intérieurcapillaire dans le capillaire extérieur, s&#39;il vous plaît tourner la vis dans la partie supérieure de la porte. Ainsi, la distance w peut être contrôlée avec précision. </li><li> Introduire 100 ul de l&#39;hexadécane contenant du monooléate de sorbitan (2% p / p) dans le fond d&#39;un microtube de 1,5 ml d&#39;échantillon. Installer le support, avec des capillaires internes et externes, dans l&#39;échantillon microtube (figure 4E-a). Soyez sûr de vérifier le capillaire extérieur pour le tenir éloigné de l&#39;interface air-huile (Figure 4E-b). </li><li> Centrifugeuse le microtube de l&#39;échantillon en utilisant un type sur oscillant table mini-centrifugeuse à une gravité de 1.600 g pendant 1-2 sec pour générer des microgouttelettes (figure 4F). Effectuer toutes les expériences à température ambiante. Remarque: Utilisez une centrifugeuse de type à balancement. Une goutte peut entrer en collision avec une paroi latérale de l&#39;échantillon microtube et à se désintégrer lorsqu&#39;une force de centrifugation en forme d&#39;équerre fixe est utilisée. </li><li> tirer doucement le W / O gouttelettes à la pipette, puis, les mettre sur un verre slide. </li><li> Capturez des images des microgouttelettes générés en utilisant un microscope numérique (grossissement 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>

Aucun conflit d’intérêts n’est déclaré.

En utilisant ce dispositif, l&#39;monodisperse W / O microgouttelettes ont été générés par l&#39;instabilité de Rayleigh-Plateau d&#39;un jet-débit 17. L&#39;examen microscopique n&#39;a pas révélé la présence de gouttelettes satellites. Dans la fabrication de l&#39;appareil, trois étapes critiques sont essentiels pour générer avec succès microgouttelettes E / H monodisperses. Tout d&#39;abord, de fournir un flux linéaire de l&#39;huile contenant un agent tensioactif et une solution aqueuse, les trous capilla...

W / O microgouttelettes 1-5 avoir de nombreuses applications importantes pour l&#39;étude de la biochimie et de la bioingénierie, y compris la synthèse des protéines 6, la cristallisation des protéines 7, émulsion PCR 8,9, encapsulation de cellules 10, et la construction de systèmes analogues à des cellules artificielles 5,6. Pour produire des microgouttelettes W / S pour ces applications, les critères importants sont le contrôle de la taille et monodispersibility des microgouttelettes W / O. Dispositifs microfluidiques pour faire monodisperse, taille-réglable W / O microgouttelettes 11 sont basées sur la méthode de co-écoulement 12,13, méthode des flux de focalisation 14,15, et la méthode T-jonction 16 dans des microcanaux. Bien que ces méthodes produisent des microgouttelettes E / H très monodisperses, le processus de microfabrication nécessite une manipulation compliquée et techniques spécialisées pour la préparation de microcanaux, et nécessite aussi une grande quantité de la solution échantillon (au moins plusieurs centaines de81; l) en raison du volume mort inévitable dans les pompes à seringues et des tubes qui conduisent la solution d&#39;échantillon à microcanaux. Ainsi, une méthode facile à utiliser et à faible volume mort de générer monodisperse W / O microgouttelettes est nécessaire. Ce document, ainsi que des vidéos de procédures expérimentales, décrit une révolution dispositif centrifuge basé capillaire co écoulement microfluidique 17 pour générer des cellules de taille, monodisperse W / O microgouttelettes (figure 1). Cette méthode simple permet d&#39;obtenir monodispersité de taille et de taille contrôlabilité. Il faut juste une table mini-centrifugeuse et une révolution dispositif microfluidique de co-circulant base capillaire fixe dans un microtube d&#39;échantillonnage. Notre méthode n&#39;a besoin que d&#39;un très petit volume (0,1 pi), et ne perd pas une quantité importante de l&#39;échantillon.

<table><tbody><tr><td>Plaque en plastique polyacétal de 2 mm d’épaisseur</td><td>Outil</td><td>Nikkyo Technos, Co., Ltd. (Japon)</td><td>244-6432-08</td></tr><tr><td>Fraiseuse</td><td></td><td>Outil Roland DG Co., Ltd. (Japon)</td><td>MDX-40A</td></tr><tr><td>Fraise en bout RSE230-0.5*2.5</td><td>Outil</td><td>NS Tool Co., Ltd. (Japon)</td><td>01-00644-00501</td></tr><tr><td>Vis M2*40</td><td>Outil</td><td>Jujo Chimie synthétique Labo. (Japon)</td><td>Référence 0001-024</td></tr><tr><td>Outil d’extraction en verre</td><td></td><td>Narishige (Japon)</td><td>PC-10</td></tr><tr><td>Outil Microforge</td><td></td><td>Narishige (Japon)</td><td>MF-900</td></tr><tr><td>Outil capillaire intérieur en verre</td><td></td><td>Narishige (Japon)</td><td>G-1</td></tr><tr><td>Outil capillaire extérieur en verre</td><td></td><td>World Precision Instruments Inc. (États-Unis)</td><td>1B200-6</td></tr><tr><td>Outil de tube d’échantillon de 1,5 ml</td><td></td><td>INA OPTIKA CO., LTD (Japon)</td><td>ST-0150F</td></tr><tr><td>Réactif d’hexadécane</td><td></td><td>Wako Pure Chemical Industries Ltd. (Japon)</td><td>080-03685&nbsp ;</td></tr><tr><td>Monooléate de sorbitan (portée 80)</td><td>Réactif</td><td>Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (Japon)</td><td>S0060</td></tr><tr><td>Système Milli Q</td><td>Réactif</td><td>Merck Millipore Corporation (Allemagne)</td><td>ZRQSVP030</td></tr><tr><td>Mini-centrifugeuse de type pivotant</td><td></td><td>Hitech Co., Ltd. (Japon)</td><td>ATT101</td></tr><tr><td>Outil de microscope numérique</td><td></td><td>KEYENCE Corporation (Japon)</td><td>VHX-2001</td></tr></tbody></table>

basée capillaire dispositif microfluidique centrifuge pour taille contrôlable formation de microgouttelettes monodisperse

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

Ici, nous démontrons une méthode simple pour la production rapide de,, W microgouttelettes / S monodisperses taille contrôlable à l&#39;aide d&#39;un dispositif microfluidique centrifuge basé capillaire. microgouttelettes W / S ont été récemment utilisé dans des méthodes puissantes qui permettent miniaturisés expériences chimiques. Par conséquent, le développement d&#39;une méthode polyvalente pour obtenir monodisperse W / O microgouttelettes est nécessaire. Nous avons développé un procédé pour produire des micro-gouttelettes monodispersées W / O en fonction d&#39;un dispositif de co centrifuge à écoulement capillaire à base de révolution microfluidique. Nous avons réussi à contrôler la taille des micro-gouttelettes en ajustant l&#39;orifice capillaire. Notre méthode nécessite un équipement qui est plus facile à utiliser que d&#39;autres techniques microfluidiques, nécessite seulement un petit volume (0,1-1 pi) de la solution de l&#39;échantillon pour l&#39;encapsulation, et permet la production de centaines de milliers nombre de W microgouttelettes d&#39;E / S par seconde . Nous prévoyons que cette méthode aidera études biologiques qui nécessitent s biologique précieuxDes exemples de conservation du volume des échantillons pour l&#39;analyse biochimique rapide et quantitative des études biologiques.

Dans cette étude, nous présentons une méthode simple pour la génération de micro-gouttelettes de cellules de taille W / O en utilisant un dispositif microfluidique centrifuge basé capillaire (Figure 1). Le dispositif microfluidique est composé d&#39;un support de capillaire (figure 2B), deux capillaires en verre creux (capillaires en verre interne et externe de la figure 3C), et un microtube contenant une huile dont tensioactif. On injec...

Ici, nous démontrons une méthode de production simple pour des microgouttelettes d’eau dans l’huile (W/O) monodispersées à taille contrôlée, à l’aide d’un dispositif microfluidique centrifuge à base capillaire. Cette méthode ne nécessite qu’un petit volume d’échantillon et permet une production à haut rendement. Nous nous attendons à ce que cette méthode soit utile pour des analyses biochimiques et cellulaires rapides.

basée capillaire dispositif microfluidique centrifuge pour Taille contrôlable formation de microgouttelettes monodisperse

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

L'objectif général de cette procédure est de générer des microgouttelettes monodispersées d'eau et d'huile pour des études biologiques, en utilisant un dispositif microfluidique à écoulement coaxial axi-symétrique centrifuge basé sur des capillaires. Cette méthode peut aider à produire des microgouttelettes monodispersées pour le domaine biochimique afin de faire progresser l'étude des travaux dans les domaines de la synthèse, de la PCR monocellulaire, de l'encapsulation unique et de la modélisation simple de cellules vivantes. Les principaux avantages de cette technique sont sa simplicité et son ajustabilité.Il nécessite moins d’un microlitre de solution échantillon et peut produire des microgouttelettes monodisperses de la taille requise. La démonstration de la procédure sera assurée par Morita, un postdoctorant de mon laboratoire. Le montage microfluidique basé sur des capillaires commence par la préparation du support capillaire.Commencez par fraiser quatre disques à partir de plaques en plastique de polyacétal d'un épaisseur de deux millimètres à l'aide d'une fraiseuse. Les disques servent à former une colonne supportée par des tiges et des vis. Assemblez les plaques à l'aide de vis M.2.Commencez par assembler la partie inférieure du support à l'aide des disques un et deux. Ensuite, raccourcissez les vis en les coupant dans les sections filetées. Reliez trois des quatre trous afin de fixer solidement les deux disques, formant ainsi un empilement de 0,9 centimètre.De la même manière, assembler la partie supérieure du support à partir des disques trois et quatre. Utiliser deux des trous de chaque plaque pour relier les plaques. Former une pile de 0,7 centimètre de hauteur.Maintenant, utilisez une vis longue pour relier les deux trous vides dans la partie supérieure du support aux deux trous vides dans la partie inférieure du support. La vis longue doit créer un écart entre les supports d’environ deux à trois millimètres, et la tête de la vis doit dépasser d’environ 2,2 centimètres du support assemblé. Chaque expérience utilise un nouveau jeu de capillaires fabriqués à partir de deux capillaires.À partir d'un capillaire de 90 millimètres, fabriquer deux capillaires intérieurs à l'aide d'un coupe-verre. Réaliser deux sections de taille égale. À partir d'un capillaire de 150 millimètres, fabriquer trois sections de capillaire intérieur.Ensuite, à l’aide d’un tireur de verre, aiguisez chaque section capillaire. Réglez le poids du tireur sur sa valeur maximale et le niveau de chaleur à 60-70 degrés pour le capillaire externe ou à 70-80 pour le capillaire interne. Puis, aiguisez soigneusement le verre.Conservez la longueur des parties rétrécies des capillaires dans les limites recommandées. Si la longueur des pointes est trop longue ou trop courte, ajustez l'élément chauffant jusqu'à l'obtention de la longueur correcte. Préparez-vous maintenant à couper les pointes.Tout d'abord, utilisez un ruban adhésif transparent pour fixer un capillaire sur la platine d'un microscope. Faites dépasser l'extrémité sous l'objectif. Ensuite, à l'aide d'un fil de platine recouvert de billes de verre, sectionnez l'extrémité en trois étapes.Placez d'abord le capillaire là où la rupture doit se produire en contact avec une perle froide. Deuxièmement, chauffez le fil pendant une à deux secondes. Ensuite, troisièmement, coupez l'extrémité en refroidissant le fil de platine.Cette opération doit être effectuée à l’aide d’une commande au pied afin de chauffer le fil. À l’aide d’un microforge, réglez maintenant les diamètres des orifices capillaires. Pour les deux capillaires en verre extérieurs, réglez leurs orifices à 60 microns.Pour les trois capillaires internes, réaliser des orifices ayant des diamètres de cinq, 10 et 20 micromètres. Pour générer les microgouttelettes, remplir d'abord un capillaire en verre externe avec une huile contenant un tensioactif, tel que l'hexadécane contenant 2 % en poids de monooléate de sorbitan. Introduire 10 microlitres de la solution dans le capillaire.Ensuite, fixez la capillarité chargée à la partie inférieure du support. Puis, à l’aide de l’action capillaire, introduisez environ 0,1 microlitre de solution aqueuse dans une capillarité interne en verre. Placez la capillarité interne chargée dans la partie supérieure du support.Insérez maintenant le capillaire intérieur à travers le support et dans le capillaire extérieur. En observant la pointe au microscope, tournez la vis longue du support pour faire avancer lentement et soigneusement le capillaire intérieur à l'intérieur du capillaire extérieur. Faites avancer le capillaire intérieur jusqu'à ce que le diamètre du capillaire extérieur soit compris entre 100 et 150 micromètres.Introduisez maintenant 100 microlitres de la même huile contenant un tensioactif au fond d'un microtube de 1,5 millilitre. Ce microtube servira de tube de collecte des microgouttelettes. Placez soigneusement le support et les capillaires dans le microtube chargé.Vérifiez que la capillarité externe n'est pas en contact avec la solution dans le microtube. Ensuite, insérez le tube dans une centrifugeuse de table à rotor oscillant. Pour générer les microgouttelettes, faites fonctionner la centrifugeuse à 1 600 fois la gravité pendant une ou deux secondes.Ensuite, retirez les capillaires et le support du tube et prélevez une aliquote des microgouttelettes eau-huile recueillies dans le tube. Éjectez les microgouttelettes sur une lame de verre et imagez-les pour analyse. À l’aide de ce protocole, diverses microgouttelettes eau-huile ont été fabriquées à partir d’hexadécane contenant 2 % d’oléate de sorbitan.Les gouttelettes fabriquées à l’aide d’une pipette interne dont le diamètre de l’orifice est de cinq micromètres mesuraient en moyenne 8,3 micromètres de diamètre. Les gouttelettes fabriquées à l’aide d’une pipette interne dont le diamètre de l’orifice est de 10 micromètres mesuraient en moyenne 12,7 micromètres de diamètre. Les gouttelettes fabriquées à l’aide d’une pipette interne ayant un orifice de 20 micromètres avaient un diamètre d’environ 17,9 micromètres.Ainsi, cette méthode produit des microgouttelettes monodispersées dont le diamètre est proche de la taille de l'orifice capillaire interne. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez bien comprendre comment produire et contrôler la taille de microgouttelettes monodispersées d'eau et d'huile pour des expériences chimiques quantitatives. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en cinq à dix minutes, si elle est exécutée correctement.

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Un nouveau système microfluidique a été développé en utilisant le phénomène de pompage de passif et un utilisateur du système contrôlé de distribution de fluide. Ce système microfluidique a le potentiel pour être utilisé dans une large variété d'applications biologiques compte tenu de son faible coût, facilité d'utilisation, précision volumétrique, à haute vitesse, la répétabilité et de l'automatisation.

Haute Vitesse Delivery System gouttelettes à base de passif de pompage dans des dispositifs microfluidiques

Droplet plates-formes basées microfluidiques sont des candidats prometteurs pour l'expérimentation à haut débit car ils sont capables de générer picolitres, auto-compartimentées vaisseaux moindre coût aux cadences kHz. Grâce à l'intégration rapide, sensible et haute résolution de fluorescence des méthodes spectroscopiques, les grandes quantités de données générées au sein de ces systèmes peut être efficacement extraite, exploité et utilisé.

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La combinaison de génération goutte monodispersée avec commande d'inertie de cellules et des particules, on décrit un procédé pour encapsuler un nombre désiré de cellules ou de particules dans une seule goutte à des taux kHz. Nous démontrons l'efficacité deux fois supérieures à celles d'encapsulation non ordonnée pour les gouttes simple et double-particules.

High Throughput unicellulaire et multiples cellules de micro-encapsulation

Ce protocole décrit une architecture système permettant d’effectuer des séparations automatisées de particules de petits volumes (0,15 à 1,5 ml) à l’aide d’un dispositif microfluidique, et discute des méthodes permettant d’optimiser les performances et le fonctionnement d’un dispositif acoustofluidique.

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Un dispositif d’écoulement co-inversion de phase est démontré pour produire des gouttelettes de haute viscosité monodispersés au-dessus de 1 Pas, ce qui est difficile à réaliser en microfluidique de gouttelettes.

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Nous présentons un système microfluidique pour les études à haut débit sur les machines de vie complexes, qui se compose de 1500 unités de culture, une gamme de pompes périsaltiques améliorées et un module de mélange sur place. La puce microfluidique permet d’analyser in vivo les conditions micro-environnementales très complexes et dynamiques.

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Les tests de gouttelettes eau-dans-huile sont utiles pour la chimie analytique, l’évolution enzymatique et l’analyse unicellulaire, mais nécessitent généralement une microfluidique pour former les gouttelettes. Ici, nous décrivons l’émulsification à gabarit de particules, une approche sans microfluidique pour effectuer des tests de gouttelettes.

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Approche microfluidique pour résoudre la sécrétion simultanée et séquentielle de cytokines de cellules polyfonctionnelles individuelles 

Découvrez la production de microgouttelettes monodisperses à taille contrôlée par microfluidique centrifuge capillaire. Cette méthode efficace nécessite moins d'un microlitre d'échantillon et offre un rendement élevé pour les analyses biochimiques.

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