Method Article

פלטפורמה מיקרופלואידית מונחית פניאומטית לריכוז מיקרו-חלקיקים

DOI:

10.3791/63301

⸱

February 1st, 2022

 ,  , 
1Department of Digital Anti-Aging Health Care, Inje University, 2Micro device Lab Co., Ltd, 3Department of Biomedical Engineering, Inje University

In This Article

Summary

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

הפרוטוקול הנוכחי מתאר פלטפורמה מיקרופלואידית פנאומטית שיכולה לשמש לריכוז יעיל של מיקרו-חלקיקים.

Abstract

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

המאמר הנוכחי מציג שיטה לייצור והפעלה של שסתום פנאומטי לבקרת ריכוז החלקיקים באמצעות פלטפורמה מיקרופלואידית. לפלטפורמה זו יש רשת תלת-ממדית (תלת-ממדית) עם תעלות נוזל מעוגלות ושלושה שסתומים פנאומטיים, היוצרים רשתות, תעלות וחללים באמצעות שכפול דו-ממדי עם פולידימתילסילוקסן (PDMS). המכשיר פועל על סמך התגובה הארעית של קצב זרימת נוזל הנשלט על ידי שסתום פנאומטי בסדר הבא: (1) טעינת דגימה, (2) חסימת דגימה, (3) ריכוז דגימה ו-(4) שחרור דגימה. החלקיקים נחסמים על ידי עיוות שכבת הסרעפת הדקה של צלחת המסננת (Vs) ומצטברים בתעלה המיקרופלואידית המעוקלת. נוזל העבודה משוחרר על ידי הפעלה של שני שסתומי הפעלה/כיבוי. כתוצאה מהפעולה, כל החלקיקים בעלי הגדלות השונות יורטו והתנתקו בהצלחה. כאשר טכנולוגיה זו מיושמת, לחץ ההפעלה, הזמן הנדרש לריכוז וקצב הריכוז עשויים להשתנות בהתאם למידות המכשיר ולהגדלה של גודל החלקיקים.

Introduction

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

בשל החשיבות של ניתוח ביולוגי, טכנולוגיות מיקרופלואידיות וביו-רפואיות מיקרו-אלקטרומכניות (BioMEMS) 1,2 משמשות לפיתוח וחקר התקנים לטיהור ואיסוף של מיקרו-חומרים 2,3,4. לכידת חלקיקים מסווגת כאקטיבית או פסיבית. מלכודות פעילות שימשו עבור כוחות דיאלקטריים חיצוניים5, מגנטופורטיים6, שמיעתיים7,חזותיים 8 אותרמיים 9 הפועלים על חלקיקים עצמאיים, ומאפשרים שליטה מדויקת על תנועותיהם. עם זאת, נדרשת אינטראקציה בין החלק....

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

Protocol

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

1. תכנון הפלטפורמה המיקרופלואידית לריכוז חלקיקים

  1. תכננו את הפלטפורמה המיקרופלואידית הפנאומטית המורכבת משסתום פנאומטי אחד לזרימת נוזלים ברשת הזרימה התלת-ממדית ושלושה שסתומים פנאומטיים עבור מסננת (Vs), נוזל (Vf) ותפעול שסתום חלקיקים (Vp) (איור 1).
    הערה: לעומת בלוקים מרכזים חלקיקים מהנוזל, ו-Vf ו-Vp מאפשרים לנוזל ולחלקיקים להשתחרר לאחר הריכוז. שלוש יציאות פנאומטיות מספקות אוויר דחוס משכבת האספקה הנוזלית/פנאומטית (הפתוחה בדרך כלל) ומשקע האור של השסתום הפנאומטי להפעלת השסתום. רשת הערוצים המיקרופלואידית מתוכננת עם תוכנית CAD18,19.
  2. תכננו את הערוץ כך....

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

Results

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

איור 8 מציג את קצב הזרימה של קצבי הנוזלים עבור פעולת פלטפורמה בת ארבעה שלבים, כפי שצוין בטבלה 2. השלב הראשון הוא מצב הטעינה (מצב). הפלטפורמה סופקה לנוזל כאשר כל השסתומים פתוחים, ונוזל העבודה (Qf) והחלקיקים (Qp) כמעט זהים מכיוון שרשת התעלות המיקרופלואידיות מציגה סימטריה מבנית. בשלב השני (מצב b), אוויר דחוס הועבר ל-Vs כדי לחסום את החלקיקים, וכאשר הסרעפת Vs התעוותה, נתיב הזרימה הצטמצם, וקצב הזרימה שנמדד ביציאת היציאה הופחת על ידי התנגדות הידראולית. שיעורי הזרימה של Qf ו-Qp היו .......

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

Discussion

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

פלטפורמה זו מספקת דרך פשוטה לטהר ולרכז חלקיקים בגדלים שונים. חלקיקים נצברים ומשוחררים באמצעות בקרת שסתומים פנאומטיים, ולא נצפתה סתימה מכיוון שאין מבנה פסיבי. באמצעות מכשיר זה מוצג ריכוז החלקיקים בשלושה גדלים. עם זאת, לחץ ההפעלה, הזמן הנדרש לריכוז והקצב עשויים להשתנות בהתאם לממדי המכשיר, הגדלת גודל החלקיקים והלחץ ב- Vs 18,20,21.

בעת ביצוע שלב 3.1, בועות אוויר עשויות להישאר על המשטח המעוקל של הערוץ. כאש.......

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
ניקוב 1.5 מ"מפרודוקציה עצמית פרודוקציהעצמיתניקוב זה נעשה על ידי בקשת יצרן תבניות המבוסס על Miltex® ביופסיה פונץ' עם מוצר בוכנה (15110-15).
רקיק סיליקון 4 אינץ '/ תבנית SU-8 4science29-03573-014 אינץ' (100) פרוסת סיליקון Ptype / תבנית SU-8
חלקיק פוליסטירן קרבוקסיל מקושר (24.9 μ m)SpherotechCPX-200-10מדגם חרוז מרוכז 1
מד זרימהSensirionSLI-1000מדידת זרימה
מצלמה במהירות גבוההPhotronFASTCAM מיניתצפית על ריכוז
פלטה חמהכצלחתHI-1000לריפוי נוזלי PDMS
מזרק KOVAX 10 מ"ל / מזרקקוריאה חיסון22G-10 מ"למלאו את התעלה המיקרופלואידית במים דה-מינרליים ללא בועות.
מעבדה קונונה מטפל / פלזמה אטמוספריתאלקטרו-טכניקBD-20ACמליטה שבב / פלזמה אטמוספרית
נוזלית פולידימתילסילוקסן, PDMSDow Corning Inc.סילגארד 184רכיבי מיקרוסקופ שבב
אולימפוסIX-81תצפית על ריכוז
צינורות הצצהSAINT-GOBAIN PPL CORP.AAD04103להזריק או לאסוף חלקיקים
פוליסטירן (4.16 μ m)SpherotechPP-40-10מדגם חרוז מרוכז3
חלקיק פוליסטירן (8.49 μ m)SpherotechPP-100-10דגימת חרוז מרוכזת 2
בקר לחץ/μ fluconAMEDμ fluconבקרת לחץ אוויר
ציפוי ספיןiNexusACE-200מפזר את הנוזל PDMS על תבנית SU-8
חימום אחת חלקיקי

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Whitesides, G. M. The origins and the future of microfluidics. Nature. 442 (7107), 368-373 (2006).
  2. Desitter, I., et al. A new device for rapid isolation by size and characterization of rare circulating tumor cells. Anticancer Research. 31 (2....

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 PlatformPneumatic ValveParticle ConcentrationPDMS MicrochannelsPneumatic MicrofluidicsMicrobead Flow ControlSample LoadingDiaphragm ValveFlow Rate MeasurementMicrofluidic Device Fabrication

Related Articles