Name: Microfluidic מבוססי הידרודינמית מלכודת חלקיקים יחיד (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-01-21T17:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 13 s
Description: למד כיצד ללכוד חלקיקים יחידים במערכות מיקרו-זרימה באמצעות מלכודת הידרודינמית עם בקרת משוב פעילה. שיטה זו מאפשרת לחוקרים לחקור חלקיקים בקנה מידה מיקרו וננו בפתרונות חופשיים ללא דרישות כימיות או פיזיקליות.

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

אנו מודים לקבוצת קניס מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-Champaign לדיונים מועיל בנדיבות מתן שימוש במתקנים cleanroom. עבודה זו מומנה על ידי מסלול NIH כדי פרס לצרכן העצמאות, תחת גרנט לא 4R00HG004183-03 (Charles M. שרדר Melikhan Tanyeri). עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדע באמצעות מלגת מחקר לתארים מתקדמים על אריק ג&#39;ונסון מ-Chavarria.

<ol><li>Tanyeri, M., Johnson-Chavarria, E. M., Schroeder, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamic+Trap+for+Single+Particles+and+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamic Trap for Single Particles and Cells.</a> Applied Physics Letters. 96, 224101-224101 (2010).</li>
<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+a+Single-Beam+Gradient+Force+Optical+Trap+for+Dielectric+Particles%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Observation of a Single-Beam Gradient Force Optical Trap for Dielectric Particles.</a> Optics Letters. 11, 288-290 (1986).</li>
<li>Neuman, K. C., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Optical trapping.</a> Review of Scientific Instruments. 75, 2787-2809 (2004).</li>
<li>Gosse, C., Croquette, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+tweezers%3A+Micromanipulation+and+force+measurement+at+the+molecular+level%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Magnetic tweezers: Micromanipulation and force measurement at the molecular level.</a> Biophysical Journal. 82, 3314-3329 (2002).</li>
<li>Chiou, P. Y., Ohta, A. T., Wu, M. C., C, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively+parallel+manipulation+of+single+cells+and+microparticles+using+optical+images%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images.</a> Nature. 436, 370-372 (2005).</li>
<li>Cohen, A. E., Moerner, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Method+for+trapping+and+manipulating+nanoscale+objects+in+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Method for trapping and manipulating nanoscale objects in solution.</a> Applied Physics Letters. 86, 093109-09 (2005).</li>
<li>Evander, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+acoustic+cell+trapping+in+a+microfluidic+perfusion+system+for+online+bioassays%26quot%3B%2C+Analytical+Chemistry+79%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Noninvasive acoustic cell trapping in a microfluidic perfusion system for online bioassays&quot;, Analytical Chemistry 79.</a> , 2984-2991 (2007).</li>
<li>Unger, M. A., Chou, H. P., Thorsen, T., Scherer, A., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+microfabricated+valves+and+pumps+by+multilayer+soft+lithography%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography.</a> Science. 288, 113-116 (2000).</li>
<li>Kim, M. C., Wang, Z. H., Lam, R. H. W., Thorsen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Building+a+better+cell+trap%3A+Applying+Lagrangian+modeling+to+the+design+of+microfluidic+devices+for+cell+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Building a better cell trap: Applying Lagrangian modeling to the design of microfluidic devices for cell biology.</a> Journal of Applied Physics. 103, (2008).</li>
<li>Lutz, B. R., Chen, J., Schwartz, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrodynamic+tweezers%3A+1.+Noncontact+trapping+of+single+cells+using+steady+streaming+microeddies%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Hydrodynamic tweezers: 1. Noncontact trapping of single cells using steady streaming microeddies.</a> Analytical Chemistry. 78, 5429-5435 (2006).</li>
</ol>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

שיטות microfluidic נוכחי מניפולציה החלקיקים מבוסס על זרימה הידרודינמית ניתן לאפיין שיטות מגע מבוסס או ללא מגע. צור בשיטות מבוססות להשתמש זרימת הנוזל פיזית להגביל ו לשתק חלקיקים בקירות microfabricated ערוץ 9, ואילו ללא מגע שיטות להסתמך על מחזורי זרימה או microeddies 10. בעבודה זו, אנו מציגים שיטה השמנה פתרון חופשי החלקיקים באמצעות הפעולה הבלעדי של זרימת הנוזל. מלכודת הידרודינמית מאפשרת הכליאה ומניפולציה של חלקיקים קטנים בנקודה נוזל הקיפאון מכשיר צולבות חריץ mi...

<table><tbody><tr><td>מחט קהה 21 gauge</td><td>Zephyrtronics</td><td>ZT-5-021-1-L</td><td>ליצירת חורי פתחים ב-PDMS</td></tr><tr><td>מזרק פלסטיק 3 ml</td><td>BD Biosciences</td><td>309585</td><td>למילוי השסתום בשמן</td></tr><tr><td>פלטות Si</td><td>University Wafer</td><td></td><td>3&amp;#8221; P(100) מלוטשות בצד אחד 380 &amp;#x03BC;m בדרגת בדיקה</td></tr><tr><td>זכוכית כיסוי</td><td>VWR international</td><td>48404-428</td><td>24 x 40 mm #1.5</td></tr><tr><td>כרטיס DAQ</td><td>National Instruments</td><td>PCI 6229</td><td></td></tr><tr><td>חרוזי פלואורסצנציה</td><td>Spherotech, Inc.</td><td>FP-2056-2</td><td>2.2 &amp;#x03BC;m Nile red</td></tr><tr><td>Fluorinert</td><td>3M</td><td>FC 40</td><td>שמן נשא פלואורי</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ הפוך</td><td>Olympus Corporation</td><td>IX-71</td><td></td></tr><tr><td>LabVIEW</td><td>National Instruments</td><td>Version 9.0f3 (32bit)</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ סטריאו</td><td>Leica Microsystems</td><td>MZ6</td><td>ליישור שכבת הבקרה של ה-PDMS לשכבה הפלואידית.</td></tr><tr><td>תנור קונבקציה מכני</td><td>VWR international</td><td>1300U</td><td>לאפיית ההתקנים ליצירת לוחות PDMS מונוליתיים בעלי שתי שכבות.</td></tr><tr><td>צינורות ומחברים למיקרופלואידיקה</td><td>Upchurch Scientific</td><td></td><td>צינורות PFA 1/16 x .020 ומחברי super flangeless</td></tr><tr><td>PDMS</td><td>GE Healthcare</td><td>RTV 615 A&amp;amp;B</td><td></td></tr><tr><td>תא פלסמה</td><td>Harrick Scientific Products, Inc.</td><td>PDC-001</td><td></td></tr><tr><td>מתמר לחץ</td><td>Proportion Air</td><td>DQPV1</td><td></td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>Specialty Coating Systems</td><td>G3P-8 Spin Coat</td><td></td></tr><tr><td>פוטורזיסט</td><td>MicroChem Corp.</td><td>SU 8 2050</td><td></td></tr><tr><td>משאבת מזרק</td><td>Harvard Apparatus</td><td>PHD 2000 Programmable</td><td></td></tr><tr><td>בלוק טרמינלים</td><td>National Instruments</td><td>BNC 2110</td><td>ליציאה אנלוגית לווסת לחץ ולקריאה.</td></tr><tr><td>מקור אור UV קולימטורי ומערכת חשיפה</td><td>OAI</td><td>Model 30 Enhanced Light Source</td><td></td></tr></tbody></table>

microfluidic מבוססי הידרודינמית מלכודת חלקיקים יחיד

A Microfluidic-based Hydrodynamic Trap for Single Particles

היכולת להגביל ולטפל חלקיקים יחיד פתרון חופשית היא טכנולוגיה המאפשרת מפתח עבור המדע הבסיסי והיישומי. שיטות לכידה של חלקיקים המבוססת על טכניקות אופטי, מגנטי, electrokinetic, ואקוסטי הובילו התקדמות מרכזי פיזיקה וביולוגיה מולקולרית החל ברמה התאית. במאמר זה, אנו מציגים שיטה חדשה microfluidic מבוסס על השמנה החלקיקים מניפולציה מבוססת אך ורק על זרימת הנוזל הידרודינמית. באמצעות שיטה זו, אנו מדגימים לכידה של חלקיקים מיקרו בקנה מידה ננו תמיסות מימיות של קשקשים זמן רב. מלכודת הידרודינמית מורכב מכשיר microfluidic משולב עם גאומטריה צולבות חריץ ערוץ שבו שני זרמים מנוגדים להתכנס למינרית, ובכך לייצר זרימת extensional מישוריים עם נקודת קיפאון נוזל (מהירות אפס נקודה). במכשיר זה, חלקיקים כלואים במרכז מלכודת בשלט פעיל של שדה הזרימה לשמור על המיקום החלקיק בנקודת קיפאון הנוזל. באופן זה, חלקיקים לכודים ביעילות פתרון חינם באמצעות בקרת משוב האלגוריתם מיושם עם קוד LabVIEW שהותקן. אלגוריתם הבקרה כוללת רכישת התמונה חלקיק במכשיר microfluidic, ואחריו מעקב החלקיקים, קביעת מיקום החלקיקים centroid, והתאמת הפעילות של זרימת הנוזל על ידי ויסות הלחץ המופעל על שבב שסתום פנאומטי באמצעות ווסת לחץ. בדרך זו, על שבב דינמי שסתום פונקציות מדידה להסדיר את ספיקות יחסית ערוצי לשקע, ובכך לאפשר קנס בהיקף של משרה מלאה קיפאון נקודת לכידה החלקיקים. מלכודת microfluidic מבוססי הידרודינמית מוצגים מספר יתרונות כשיטה השמנה החלקיקים. השמנה הידרודינמית אפשרי עבור כל חלקיק שרירותי ללא דרישות ספציפיות על המאפיינים פיזי או כימי של האובייקט לכודים. בנוסף, השמנה הידרודינמית מאפשרת הכליאה של אובייקט &quot;יחיד&quot; היעד השעיות חלקיק מרוכז או צפוף, וזה קשה באמצעות כוח חלופי בתחום מבוססי שיטות לכידה. מלכודת הידרודינמית הוא ידידותי למשתמש, פשוט ליישם ניתן להוסיף מכשירים microfluidic הקיימים כדי להקל על ניתוח השמנה זמן רב של חלקיקים. בסך הכל, מלכודת הידרודינמית היא פלטפורמה חדשה הכליאה, המיקרומניפולציה, ותצפית של חלקיקי ללא immobilization השטח מבטלת את הצורך שדות אופטיים, מגנטיים, חשמליים perturbative פוטנציאל השמנה פתרון חופשי של חלקיקים קטנים.

במאמר זה, אנו מציגים שיטה microfluidic מבוסס על הכליאה החלקיקים מבוסס על זרימה הידרודינמית. אנו מדגימים לכידה חלקיק יציב בנקודה נוזל הקיפאון באמצעות מנגנון בקרה ומשוב, ובכך מאפשרים כליאה ו המיקרומניפולציה של חלקיקים שרירותי microdevice משולבת.

Microfluidic מבוססי הידרודינמית מלכודת חלקיקים יחיד

היכולת לכלוא ולשלוט בחלקיקים בודדים בתמיסה חופשית היא טכנולוגיה מאפשרת מרכזית עבור מדע בסיסי ומיושם. שיטות ל...

המטרה הכוללת של שיטה זו היא לכלוא ולתמרן חלקיקים בודדים במיקרו- ובננו-קנה מידה באמצעות זרימה למינרית במכשיר מיקרופלואידי. המלכודת ההידרודינמית מורכבת ממכשיר מיקרופלואידי בעל גיאומטריה של תעלת חריץ צולבת, היוצרת זרימה עם נקודת קיפאון בצומת המיקרו-תעלה. שסתום מובנה על השבב הממוקם באחד מתעלות היציאה משמש לשליטה פעילה בזרימת הנוזל וללכידת חלקיקים.חלקיקים מוגבלים לנקודת ייחוס המוגדרת על ידי המשתמש באמצעות בקרה פעילה של מיקום נקודת הסטגנציה. בקר משוב משמש למעקב אחר מיקום החלקיק ולויסות השסתום שבשבב כדי לשמור על מיקום החלקיק בנקודת הייחוס. באמצעות המלכודת ההידרודינמית, חלקיקים בודדים נלכדים בתמיסות חלקיקים מהולות או מרוכזות, וניתן לדמותם באמצעות מיקרוסקופיית פלואורסצנציה או שדה בהיר.חלקיק בודד עשוי להיות כלוא בטווח של מיקרון אחד ממרכז המלכודת, כפי שמוצג במסלול החלקיק ובהיסטוגרמה של התזוזה של החלקיק ממרכז המלכודת. שלום, אני אריק ג'ונסון ריו מהמעבדה של פרופסור צ'ארלס שרואר במחלקה להנדסה כימית וביומולקולרית, ובמרכז לביופיזיקה וביולוגיה חישובית כאן באוניברסיטת אילינוי. שלום, שמי ארי, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדת שרודר.שלום, אני שריל שרודר, והיום נראה לכם כיצד לייצר ולהטמיע התקן מיקרופלואידי ללכידה הידרודינמית של חלקיקים בודדים. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון מלכודות אופטיות או אלקטרו-קינטיות, הוא שהלכידה ההידרודינמית מושגת באמצעות פעולתו הבלעדית של זרימת נוזלים, ובכך היא מבטלת שדות כוח שעלולים להשפיע על לכידת ננו-חלקיקים או תאים. לטכניקה זו יש פוטנציאל לשנות את המדע הבסיסי והיישומי על ידי מתן אפשרות ללכידה בתמיסה חופשית של חלקיקים בקנה מידה מיקרוסקופי וננוסקופי, ללא דרישות לגבי התכונות הכימיות או הפיזיקליות של החלקיק הנלכד.בואו נתחיל. כדי להקל על קילוף השכבות מהתבניות של ה-SU-8, יש לייבש את פני השטח של תבניות ה-SU-8 על ידי הנחת הפרוסות (wafers) בכלי ייבוש (desiccator) תחת ואקום למשך 10 דקות, עם צלחת זכוכית המכילה מספר טיפות של trichloroethylene, תוך שימוש ב-PDMS של mixed and DGAs עבור השכבות הפלואידיות ושכבות הבקרה. בצעו ציפוי ספין (spin coat) של תערובת PDMS ביחס של 15:1 על תבנית השכבה הפלואידית למשך 30 שניות במהירות של 750 RPM, ולאחר מכן הניחו את הפרוסה בתוך צלחת פטרי.באופן דומה, הניחו את תבנית שכבת הבקרה בתוך צלחת פטרי ומזגו על התבנית תערובת PDMS ביחס של חמישה לאחד עד לעובי של 4 mm. כדי לבצע פולימריזציה חלקית של שכבות ה-PDMS, אפו את הפרוסות/PDMS למשך 30 דקות בטמפרטורה של 70 °C והמתינו לקירורם לטמפרטורת החדר. חתכו את העתק ה-PDMS באמצעות סקלפל וקלפו אותו מתבנית ה-SU-8.לאחר מכן, באמצעות מחט בכיול 21 gauge, נקבו חור ב-PDMS שישמש כנקודת גישה למיקרו-תעלה אשר תתפקד כשסתומי ממברנה על השבב. הניחו את שכבת ה-PDMS המשוכפלת עם שכבת הבקרה על גבי פרוסת הסיליקון (wafer) עם שכבת ה-PDMS הפלואידית ששוקרה בשיטת spin coating. יישרו וחתמו בזהירות את שכבת הבקרה לשכבה הפלואידית באמצעות מיקרוסקופ סטריאו.יש לוודא שכל בועות האוויר בין השכבות הוסרו ולהבקיע בטמפרטורה של 70 °C למשך הלילה כדי להבטיח פולימריזציה מלאה של שתי השכבות ללוח PDMS מונוליתי עם שתי שכבות; לאחר קירור לטמפרטורת החדר, השתמש בסכין מנתח כדי לחתוך ולקלף את רפליקת ה-PDMS מתבנית ה-SU-8, והשתמש בלהב תער כדי להסיר עודפי PDMS ולהפריד בין כל יחידה של ההתקן. כעת, בצע חורים בנקיבות הגישה לערוצים המיקרופלואידיים בשכבת הנוזלים באמצעות מחט במידה 21 gauge. נקה כיסוי זכוכית (cover slip) באמצעות אצטון ו-IPA וייבש בעזרת חנקן.טפלו הן בזכוכית המכסה (cover slip) והן במשטחי העתק ה-PDMS באמצעות פלזמה של חמצן בלחץ של 500 millitorr למשך 30 שניות. לאחר מכן, הבאי את שני המשטחים למגע מיידי כדי ליצור אטימה בלתי הפיכה. לבסוף, אפו את ההתקנים למשך הלילה כדי להגביר את ההידבקות בין שכבות ה-PDMS לבין זכוכית המכסה.ראשית, הנח את ההתקן המיקרופלואידי על הבמה של מיקרוסקופ הפוך ואבטח אותו באמצעות תפסני הבמה. לאחר מכן, כדי להזרים את התמיסות אל ההתקן המיקרופלואידי, מלא מזרק אטום לגז של 1 mL ומזרק אטום לגז של 250 µL בתמיסת בופר ובתמיסת דגימה, בהתאמה. השתמש בשסתומי T בין מזרק הדגימה לבין פתח הדגימה בהתקן המיקרופלואידי כדי לשלוט בהזרמת הדגימה.כעת צרו את החיבורים הפלואידיים בין המזרקים למכשיר המיקרופלואידי, באמצעות צינוריות per fluoro oxy, מתאמי lure lock וצינוריות מתכת במידה 24 gauge. לאחר מכן, צרו את החיבורים הפלואידיים עבור תעלות היציאה במכשיר המיקרופלואידי באמצעות צינוריות PFA וצינוריות מתכת במידה 24 gauge. כדי לשמור על מפל לחץ קבוע בין המזרקים לתעלות היציאה, יש להשתמש בצינוריות PFA באורך שווה עבור היציאות, כאשר שתיהן טבולות בתוך מבחנת צנטריפוגה של 1.5 milliliter המולאה בתמיסת בופר.מלאו את השסתום שבשב בשמן נשיאה פלואורי באמצעות מזרק פלסטיק של 3 mL עם חיבור lure lock, כדי למנוע דליפת אוויר לשכבה הפלואידית במהלך הפעולה. דחפו את האוויר שבתוך תא השסתום דרך ממב्राट ה-PDMS אל תוך המיקרו-תעלה בשכבה הפלואידית.להפעלת השסתומים על השבב. חברו אספקת גז אינרטי תחת לחץ לפתח שבשכבת הבקרה. שטפו את החיבורים הפלואידיים ואת ההתקן המיקרופלואידי ב-0.5 milliliters של תמיסת בופר כדי להבטיח שכל בועות האוויר הוסרו מהמערכת, כולל מערוצי היציאה.קצבי זרימה טיפוסיים המשמשים לסילוק בועות נעים בין 2000 ל-5,000 µL/h. לאחר שבועות האוויר נשטפו מהערוצים המיקרופלואידיים, הפחית את קצב הזרימה ל-50 עד 100 µL/h, שזהו קצב זרימה נפחי טיפוסי ללכידת חלקיקים. כעת העבר את שסתומי ה-T כדי לאפשר לדגימה לזרום אל תוך ההתקן המיקרופלואידי. הפעל את קוד ה-LabVIEW שנבנה במיוחד, אשר מבצע אוטומציה של לכידת החלקיקים באמצעות יישום של אלגוריתם בקרת משוב ליניארית.הקוד לוקט תמונות ממצלמת CCD ומעביר פוטנציאל חשמלי לווסת לחץ המבצע מודולציה אקטיבית של מיקומו של שסתום פנאומטי על השבב. באמצעות במת ההזזה XY של המיקרוסקופ, מקמו את אזור הלכידה במרכז שדה הראייה של המצלמה. הביאו את אזור הלכידה למיקוד של עדשת העדשה וכווננו את הגדרות המצלמה כדי לייעל את תנאי הדימות.בחרו אזור עניין (ROI) מלבני בתוך שדה הראייה של המצלמה, כך שמרכז ה-ROI יהיה מיקומו של מרכז המלכודת. כעת, הגדירו את לחץ ההיסט (offset pressure) המופעל על השסתום המובנה בשבב. צמצום ברוחב 100 עד 200 מיקרון הממוקם בתעלת היציאה הנגדית.מספק לחץ היסט (offset pressure) להפעלת השסתום המובנה על השבב. הפעל את בקר המשוב וכייל את ההגבר הפרופורציונלי (proportional gain) כדי למקסם את תגובת המלכודת. בהתאם לקצב הזרימה ולמיקום השסתום על השבב, קיים ערך הגבר פרופורציונלי אופטימלי, אשר מגביר את יציבות המלכודת ומבטל תנודות לא רצויות של החלקיקים.קוד ה-LabVIEW ילכוד באופן אוטומטי את אחד החלקיקים הנכנסים לאזור הלכידה. בסרטון זה, תנועת החלקיקים בכיוון הזרימה נגרמת מכך שזרם כניסת הדגימה נשאר פתוח כדי למקסם את הדחיסות של הלכידה בכיוון הזרימה. המשתמש יכול לסגור את זרם הדגימה במהלך הלכידה, פעולה המאזנת את הזרימה באופן שווה לצומת הערוץ הרוחבי, לנטר את החלקיק הלכוד ולשמור על מיקוד החלקיק במישור התמונה באמצעות מיקוד ידני או מערכת מיקרוסקופ בעלת מיקוד אוטומטי.ההתקן המיקרופלואידי המשולב מורכב ממיקוד דגימה, צומת חריץ צולב ושסתום פניומטי; הלכידה מתרחשת בצומת החריץ הצולב ומיקום החלקיק נשלט על ידי כוונון פעיל של שדה הזרימה בצומת המיקרוערוץ באמצעות השסתום הפניומטי. כאן, מוצגת תמונה של חריזה בודדת המוגבלת בתוך המלכודת ההידרודינמית. בנוסף לחריזה במרכז המלכודת, מוצגות מספר חריזות שאינן לוכדות באזור הלכידה בצומת החריץ הצולב.מסלולו של חלקיק פוליסטירן פלואורסצנטי לכוד בגודל 2.2 micron ממופה. החלקיק נלכד בתחילה למשך שלוש דקות. לאחר מכן הוא משוחרר מהמלכוד ונמלט דרך אחד מתעלות המוצא.היסטוגרמה של הסטה של חבב כלוא ממרכז המלכודת לאורך כיוון ערוצי היציאה מעידה על כך שהחלקיק מוגבל למרחק של מיקרון אחד ממרכז המלכודת. היום, הצגנו את מלכודת ה-EM כשיטה ללכידה בתמיסה חופשית של חלקיקים במיקרו ובננו-סקייל באמצעות זרימת נקודת צמצום הנוצרת בתוך התקן מיקרופלואידי. לכידה הידרודינמית מאפשרת כליאה של חלקיק מטרה בודד בתליות חלקיקים ריכוזיות, דבר המהווה קושי בשימוש בשיטות לכידה חלופיות המבוססות על שדות כוח.לאחר פיתוח נוסף, טכניקה חדשה זו תאפשר מחקר מדעי בתחומי הביופיזיקה, מכניקת התא, דינמיקת נוזלים, אנזימולוגיה וביולוגיה של מערכות. תודה שצפיתם, ואנו מקווים שטכניקה זו תועיל לניסוייכם.

a-microfluidic-based-hydrodynamic-trap-for-single-particles

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

תא לכידת באמצעות מכשיר microfluidic

את פרטי גישת ההתקנה הבאות השמנה אופטית צריכת חשמל נמוכה של חלקיקי דיאלקטרי שימוש כפול nanohole בסרט מתכת.

לכידה אופטית של חלקיקים

סרטון זה מדגים מערכת מיקרופלואידית עבור מערכת חיסונית מבוססת ננו-חלקיקים מגנטיים. מערכת הגילוי משתמשת במכשיר מיקרופלואידי המשלב מלכודת מגנטית בתעלותיו. אימונוקומפלקסים שנוצרו מראש, המורכבים מננו-חלקיקים מגנטיים מצופים אנטיגן הקשורים לנוגדנים משניים ראשוניים ומצומדים לפרוקסידז, מוכנסים לתעלות. האימונוקומפלקסים נלכדים במלכודת המגנטית הנקבובית עם הפעלת שדה מגנטי חיצוני. באמצעות מצע פלואורוגני הפולט פלואורסצנטיות על קטליזה על ידי peroxidases, immunocomplexes שנלכדו מזוהים תחת מיקרוסקופ.

בדיקה חיסונית מגנטית מבוססת ננו-חלקיקים באמצעות מכשיר מיקרופלואידי

פרוטוקול זה מתאר ארכיטקטורת מערכת לביצוע הפרדות חלקיקים אוטומטיות בנפח קטן (0.15-1.5 מ"ל) באמצעות מכשיר מיקרופלואידי, ודן בשיטות לייעול הביצועים והתפעול של מכשיר אקוסטופלואידי.

פלטפורמת microfluidic לעיבוד מדגם Precision הקטן-נפח ושימוש בו לגודל חלקיקים הביולוגיים נפרדים עם Microdevice אקוסטי

כאן, אנו מדגימים שיטת ייצור פשוטה עבור מיקרו-טיפות מים בשמן (W/O) הניתנות לשליטה בגודל, חד-פיזוריות, באמצעות מכשיר מיקרופלואידיקה צנטריפוגלי מבוסס נימים. שיטה זו דורשת נפח דגימה קטן בלבד ומאפשרת ייצור בתפוקה גבוהה. אנו מצפים ששיטה זו תהיה שימושית לניתוחים ביוכימיים ותאים מהירים.

נימים מבוססות מכשיר microfluidic צנטריפוגלי עבור גיבוש גודל לשליטה של ​​Monodisperse microdroplets

אנו מציעים טכניקת הרכבה עצמית פשוטה של ננו-חלקיקים קולואידיים של סיליקה כדי ליצור צומת ננו-פלואידית בין שני מיקרו-ערוצים בפולידימתילסילוקסן (PDMS). באמצעות טכניקה זו, קרום חרוז ננו-נקבובי בגודל נקבוביות של עד ~45 ננומטר נבנה בתוך מיקרו-ערוץ והוחל על ריכוז מוקדם אלקטרוקינטי של דגימות DNA.

יצירת צומת תת-50 ננומטר ננו-נוזלי ב PDMS Microfluidic שבב באמצעות תהליך ההרכבה העצמית של חלקיקים קולואיד

כאן, אנו מתארים את הייצור והתפעול של מערכת מיקרופלואידית דו-שכבתית העשויה מפולידימתילסילוקסן (PDMS). אנו מדגימים את הפוטנציאל של מכשיר זה ללכידה, הכוונת מסלול הקואורדינציה של חומר מולקולרי גבישי ושליטה בתגובות כימיות על מבנים לכודים על השבב.

כלובי פניאומטיים Microfluidic: גישה חדשנית עבור In-שבב קריסטל שמן, מניפולצית טיפול כימי מבוקרת

אנו מדגימים פלטפורמת microfluidic עם רשת האלקטרודה משטח משולבת המשלב חישת דופק התנגדות (RPS) עם הגישה מרובה חלוקת קוד (CDMA), לבצע ריבוב איתור אומדת חלקיקי ערוצי microfluidic מרובים.

פלטפורמת microfluidic עם איתור Multiplexed אלקטרוני למערכות מעקב מרחבית של חלקיקים

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

פלטפורמה מיקרופלואידית מונחית פניאומטית לריכוז מיקרו-חלקיקים

Microfluidics הוא כלי רב עוצמה לפיתוח בדיקות אבחון. עם זאת, ציוד וחומרים יקרים, כמו גם טכניקות ייצור וטיפול מייגע, נדרשים לעתים קרובות. כאן אנו מפרטים את פרוטוקול הייצור של התקן מיקרופלואידי אקרילי עבור אימונו-אנליזות מגנטיות מבוססות מיקרו וננו-חלקיקים בסביבה זולה ופשוטה לשימוש.

מיקרומילינג בקרה נומרי ממוחשב של מכשיר אקרילי מיקרופלואידי עם הגבלה מדורגת עבור בדיקות חיסוניות מבוססות ננו-חלקיקים מגנטיים

ביוכימיה חזותית של מולקולה בודדת הנחקרת באמצעות תאים מיקרופלואידיים מקלה מאוד באמצעות קנה זכוכית, מזרקים אטומים לגז, חיבורים יציבים של צינורות לתאי זרימה, וחיסול בועות על ידי הצבת שסתומי מיתוג בין המזרקים והצינורות. הפרוטוקול מתאר מלכודות אופטיות כפולות המאפשרות הדמיה של עסקאות דנ"א ואינטראקציות בין-מולקולריות.

שימוש בפינצטה אופטית כפולה ומיקרופלואידיקה למחקרי מולקולות בודדות

למד כיצד ללכוד חלקיקים יחידים במערכות מיקרו-זרימה באמצעות מלכודת הידרודינמית עם בקרת משוב פעילה. שיטה זו מאפשרת לחוקרים לחקור חלקיקים בקנה מידה מיקרו וננו בפתרונות חופשיים ללא דרישות כימיות או פיזיקליות.

Microfluidic מבוססי הידרודינמית מלכודת חלקיקים יחיד

גלה סרטונים נוספים