Method Article

אקוסטופורזיס מיקרופלואידי להפרדת זרימה של חיידקים גראם-שליליים באמצעות חרוזי זיקה של אפטמר

DOI:

10.3791/63300

⸱

October 17th, 2022

 ,  ,  , 
1Department of Digital Anti-Aging Health Care, Inje University, 2Micro device Lab Co., Ltd, 3Biohealth Products Research Center (BPRC), Inje University, 4Department of Biomedical Engineering, Inje University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מתאר את הייצור וההפעלה של שבבי אקוסטופורטי מיקרופלואידיים באמצעות טכניקת האקוסטופורזיס המיקרופלואידית ומיקרובים שעברו שינוי אפטאמר שיכולים לשמש לבידוד מהיר ויעיל של חיידקים גראם-שליליים ממדיום.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מאמר זה מתאר את הייצור וההפעלה של שבבי אקוסטופורטי מיקרופלואידיים באמצעות טכניקת אקוסטופורזיס מיקרופלואידית ומיקרובים שעברו שינוי אפטמר שיכולים לשמש לבידוד מהיר ויעיל של חיידקים גראם-שליליים ממדיום. שיטה זו משפרת את יעילות ההפרדה באמצעות שילוב של מיקרו-ערוצים ארוכים ומרובעים. במערכת זו, המדגם והמאגר מוזרקים ליציאת הכניסה באמצעות בקר זרימה. עבור מרכוז חרוזים והפרדת דגימות, כוח AC מוחל על המתמר הפיאזואלקטרי באמצעות מחולל פונקציות עם מגבר כוח כדי ליצור כוח קרינה אקוסטית במיקרו-ערוץ. בכניסה ובשקע יש תעלה דו-פרצופית, המאפשרת הפרדה, טיהור וריכוז בו זמנית. למכשיר שיעור התאוששות של >98% וטוהר של 97.8% עד לריכוז מנה של פי 10. מחקר זה הדגים קצב התאוששות וטוהר גבוהים יותר מהשיטות הקיימות להפרדת חיידקים, מה שמרמז על כך שהמכשיר יכול להפריד חיידקים ביעילות.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פלטפורמות מיקרופלואידיות מפותחות כדי לבודד חיידקים מדגימות רפואיות וסביבתיות, בנוסף לשיטות המבוססות על העברה דיאלקטרית, מגנטופורזיס, מיצוי חרוזים, סינון, מיקרופלואידיקה צנטריפוגלית ואפקטים אינרציאליים, וגלים אקוסטיים על פני השטח 1,2. הזיהוי של חיידקים פתוגניים נמשך באמצעות תגובת שרשרת פולימראז (PCR), אך בדרך כלל הואמייגע, מורכב וגוזל זמן רב 3,4. מערכות אקוסטופורזיס מיקרופלואידיות הן חלופה לטיפול בכך באמצעות תפוקה סבירה ובידוד תאים ללא מגע 5,6,7. Acoustophoresi....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. תכנון שבבי אקוסטופורזיס מיקרופלואידי

הערה: איור 1 מראה סכמטיות של הפרדה ואיסוף של מיקרובי מטרה ממיקרו-ערוצים על-ידי אקוסטופורזיס. שבב האקוסטופורזיס המיקרופלואידי מתוכנן עם תוכנית CAD.

  1. תכנן שבב אקוסטופורזיס מיקרופלואידי המשתמש בתערובת של חרוזים שעברו שינוי אפטאמר וחרוזים פוליסטירן מצופים סטרפטאבידין (PS) המתאימים לגודל החיידקים כדי לחקור את ביצועי ההפרדה של המכשיר.
  2. תכננו שבב אקוסטופורזיס מיקרופלואידי שאוסף חרוזי PS בשקע המטרה ומשליך את השאר דרך השקע לאחר הזרקת תערובת דגימת PS לכניסת הדגימה (ראו איור 2 וטבלה 1).
    הערה: למטרה ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

איור 5 מציג את התמונה של זרימת חרוזים כפונקציה של מתח PZT (OFF, 0.1 V, 0.5 V, 5 V). במקרה של שבב acoustophoretic שהוצג במחקר זה, אושר כי ככל שהמתח של PZT גדל, הריכוז המרכזי של חרוזים בגודל 10 מיקרומטר גדל. רוב החרוזים בגודל 10 מיקרומטר התרכזו במרכז ב-5 וולט של מתח ה-PZT. באמצעות תוצאה זו, תדר תהודה של 3.66 MHz נוצר במחולל פונקציות ערוץ יחיד, ואות כללי הוגבר על ידי 16 dB (כ 9 פעמים) באמצעות מגבר כוח.

טבלה 3 מראה כי תערובת המיקרובים של 1 מיקרומטר (ג.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פיתחנו מכשיר מיקרופלואידי לריחוף קולי ללכידה והעברה של חיידקי GN מדגימות תרבית במהירות גבוהה על בסיס שיטת ריצה רציפה בהתאם לגודלם ולסוגם, ומיקרובים שעברו שינוי אפטמר. המיקרו-ערוץ הארוך והמרובע מאפשר תכנון פשוט יותר ויעילות גבוהה יותר עבור אקוסטופורזיס דו-ממדי ממה שדווח בעבר 20,21,22,23,24,25,26.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי מענק קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) במימון ממשלת קוריאה (משרד המדע והתקשוב). (לא. NRF-2021R1A2C1011380)

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1 ומיקרו; מיקרו-חרוזי פוליסטירן mמעבדות באנגPS04001חרוזים בגודל תא
10 ומיקרו; m מיקרו-חרוזים מצופים סטרפטווידיןמעבדות באנג CP01007חרוזי זיקה של אפטמר
אינץ 'פרוסת סיליקון / תבנית SU-84science29-03573-01רכיבי שבב
Aptamerטכנולוגיות DNA משולבותGN3-6'RNAלצימוד חיידקים
זכוכית בורוסיליקטSchottBOROFLOAT 33רכיבי
צנטריפוגתDaihanCF-10חלקיקי שחיקה
דבק ציאנואקרילט3MAD100חבר PZT לשבב
Escherichia coli DH5αKCTCKCTC2571יעד חיידקים
מחולל פונקציונליGW InstekAFG-2225לייצר
תדר מצלמה במהירות גבוההPhotronFASTCAM מיניתצפית על הפרדה
פלטה חמהכצלחתאחת HI-1000לריפוי נוזל PDMS
מזרק KOVAX-מזרק 10 מ"לקוריאה חיסון22G-10 מ"למלאו את תעלת האקוסטופורזיס המיקרופלואידית במים דה-מינרליים נטולי בועות.
פולידימתילסילוקסן נוזלי, PDMSDow Corning Inc.Sylgard 184רכיבי שבב
LB מרק מילרBD Difco244620תרבית תאים (מדיום לוריא-ברטני)
מיקרוסקופאולימפוס קורפ.IX-81תצפית על הפרדה
מאגר PBSמזל גדי מדעיPBS-1Aחיידקים שוצפים
הצצהSaint-Gobain Ppl Corp.AAD04103להזריק או לאסוף חלקיקים
מתמר פיזואלקטריFuji CeramicsC-213צור גל ספציפי בערוץ
מגבר כוחמגבר מחקר75A250Aתגבר תדר
בקר לחץ/μ fluconAMEDAMED-μ fluconבקרת לחץ אוויר/בקר זרימה
Tris-HCl מאגרinvitrogen15567027חלקיקי בזבוז
מסובב צינורSeouLin BioscienceSLRM-3שינוי אפטמר וחרוז
4 שבב חימום צינורות

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wu, M., et al. Acoustofluidic separation of cells and particles. Microsystem & Nanoengineering. 5 (1), 1-18 (2019).
  2. Lee, S. W., et al. Aptamer affinity-bead mediated capture and displacement of Gram-negative bacteria using acous....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microfluidic AcoustophoresisGram Negative BacteriaAptamer Affinity BeadsBacteria SeparationMicrofluidic ChipAcoustic Radiation ForceStreptavidin Coated BeadsFluorescence MicroscopyPressure ControllerBacterial Biomarker Detection

Related Articles