Name: ייצור של ערוצים Microfluidic תרמופלסטיים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-02-03T23:56:00.000+00:00
Duration: 16 min
Description: למד לייצר מכשירי מיקרו-זרימה תרמופלסטיים באמצעות חימום והטבעה מיקרוסקופיים וקישור תרמי. השיטה מדגימה בידוד חומצות גרעין באמצעות סיליקה בתוך הערוצים ליישומים דיאגנוסטיים.

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

ערוצי microfluidic מיוצרים polyolefin מחזורית (Zeonex ® 690R, Zeon כימיים בע&quot;מ, Louisville, KY). Zeonex יש טמפרטורה זכוכית המעבר (ט ז) 136 ° C ו-UV היא שקופה, אשר חיוני עבור כימיה מכוונת את האור משמש להיווצרות מונולית נקבובי. Microchannels מיוצרים על ידי מיקרו חם הבלטות עם עובש אב electroformed ניקו, אשר השלילי (הפוך) התכונות של הפלטפורמה microfluidic. הבלטות חם מתבצע כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עובש ואת המצע פולימר ממוקמים בין שני platens מתכת מקבילים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Platens מחוממים עד לטמפרטורה הבלטות (166 ° C), המהווה 30 מעלות צלזיוס מעל T g של Zeonex. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Platens נלחצים אז יחד כ 5 דקות והלחץ נשמר 250 psi. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עובש ואת המצע יוסרו אז מן platens מחוממת, מותר לקרר 1-2 דקות, ולאחר מכן מופרדים אחד מהשני באופן ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> וולס בקוטר 1.5 מ&quot;מ הם קדחו בקצות ערוצי הקדמה מדגם האוסף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצע הפלסטיק בולטות לאחר מכן מלוכדות תרמית עם חתיכה נוספת של Zeonex ליצור ערוצי microfluidic סגורה. המצע בולטות ואת פיסת ניתן לכסות-UV האוזון או פלזמה שטופלו לפני מגע תרמי כדי לשפר את היעילות איטום להבטיח את נאמנות של המבנה ערוץ סגורה (Bhattacharyya ו Klapperich, 2007). </li></ol> המצאה של טור מוצק שלב החילוץ (SPE) בתוך ערוצי microfluidic פלסטיק המצאה של שלב מוצק הוא תהליך בן שני שלבים. בתחילה, microchannels מפוברק הם פני השטח שונה על מנת לשפר את הידבקות של הטור SPE למכשיר פלסטיק. השתלת דרך photopolymerization השטח משמש functionalize קירות microchannels פולימריות. הליך השתלת הוא כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Microchannels מלאים תערובת 01:01 של diacrylate אתילן (EDA) methacrylate מתיל (MMA) עם benzophenone 3%, המהווה photoinitiator מימן הפשטה. , EDA MMA ו benzophenone נרכשים מבית סיגמא אולדריץ, סנט לואיס, מיזורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השבב ואז-UV מוקרן במשך 10 דקות באורך גל 254 ננומטר UV ו 200 mJ / 2 ס&quot;מ אנרגיה מכשיר חשיפה אולטרה סגול (CL-1000 Crosslinker UV, UPV Inc, Upland, CA). השתלת מתרחשת באמצעות פילמור H-הפשטה תוצאות משטח קשור שרשראות הפולימר, אשר מקבל שולבו בתוך התערובת פילמור משמש להכנת מונולית בשלב השני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מונומר עודף יוסר הערוצים ע&quot;י שטיפה μL 15 של מתנול באמצעות שאיפת אבק. </li></ol> לאחר תהליך photografting, microporous פולימר מונולית נוצר בתוך microchannels כי ללכוד חלקיקי סיליקה להפקת DNA. מונולית נקבובי מוכן באתרו כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ערוצי משטח שונה מלאים בתערובת המורכבת מבשר מונולית בומה (15% wt), EDMA (10% wt), 1-dodecanol (52.5% wt), cyclohexanol (22.5% wt), DMPAP (wt 1% ביחס כדי מונומרים) ו 0.7 חלקיקי סיליקה מיקרומטר (15% ביחס להיקף הכולל של התערובת מראש הפולימר). סיליקה microspheres נרכשו מ Polysciences, Inc (וורינגטון, הרשות הפלסטינית) לבין מונומרים ממיסים porogenic נרכשים מבית סיגמא אולדריץ, סנט לואיס, מיזורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השבב הוא מוקרן עם UV ב crosslinker UV ב 200 mJ / cm 2 דקות 1.1 ליזום פילמור, ואת עודף מונומר יוסר הערוצים ע&quot;י שטיפה μL 15 של מתנול באמצעות שאיפת אבק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקשרים fluidic (TM NanoPorts קשרים, אפצ&#39;רץ&#39; מדעי, Oak Harbor, WA) מחוברים אז על כניסתה ובארות אוסף של הערוצים microfluidic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מונולית נקבובי נשטף אז שוב לפחות 30 דקות באמצעות משאבת מזרק בקצב זרימת 100mL/hour עם מתנול. </li></ol> המצאה של CNT תמוגה מונולית בתוך ערוצי microfluidic פלסטיק ייצור של (Nanotube פחמן) CNT תמוגה מונולית הוא תהליך בן שני שלבים. ראשית, microchannels מפוברק הם משטח שונה (מורכבים) באופן זהה עבור העמודות SPE במכשיר הפלסטיק. לאחר תהליך photografting, microporous פולימר מונולית נוצר בתוך microchannel כי היא ספוגה רב חומה פחמן. מונולית נקבובי מוכן באתרו כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Multi קירות צינורות הם resuspended ב cyclohexanol בריכוז של 2.27M. Resuspension זה ultrasonicated במשך 30 דקות על משרעת 50% מחזור של 50% עם המשבש תא sonifier (Sonifier S-250ד &#39;, מיוצרים על ידי ברנסון Ultrasonic, Danbury, CT). Sonication בתנאי מתלה 0.5m יעיל ויציב של CNTs. CNTs נרכשו מ Nanolabs (Brighton, MA). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ערוצי משטח שונה מלאים תערובת מונולית דומה מבשר אלא שכעת הפתרון של cyclohexanol + CNTs משמש. התערובת מורכבת מונולית בומה (15% wt), EDMA (10% wt), 1-dodecanol (52.5 wt%), ו cyclohexanol + CNTs (22.5 wt%). כדי שפתרון זה DMPAP photoinitiator נוסף (1.13% wt ביחס מונומרים). מונומרים, ממיסים porogenic ו DMPAPA נרכשים מבית סיגמא אולדריץ, סנט לואיס, מיזורי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השבב הוא מוקרן עם UV ב crosslinker UV ב 2 120 mJ / 0.9 ס&quot;מ דקות ליזום פילמור. המכשיר הוא התהפך 180 מעלות crossliker ו מוקרן על 0.9 דקות אחר ב 120 mJ / 2 ס&quot;מ. מונומר עודף יוסר הערוצים ע&quot;י שטיפה μL 50 של מתנול באמצעות שאיפת אבק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקשרים fluidic (TM NanoPorts קשרים, אפצ&#39;רץ&#39; מדעי, Oak Harbor, WA) מחוברים אז על כניסתה ובארות אוסף של הערוצים microfluidic. </li></ol> לדוגמא הכנה חיידקית לשימוש עם CNT תמוגה מונולית הכנת המדגם למדגם חיידקי כולל נטילת מדידת צפיפות אופטית ב 600nm על מנת להבטיח כי המדגם לא מרוכז מאוד כדי למנוע סתימת הערוץ. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח קריאת OD ב 600nm עם חיידקים בתקשורת, זה נעשה עם biophotometer (Eppendorf BioPhotometer, Eppendorf מדעיים, Inc, ווסטבורי, ניו יורק). לדלל את המדגם עד קריאות OD ליפול בטווח 0.18-0.25 א </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צנטריפוגה מדגם בסל&quot;ד 6500 למשך 5 דקות למזוג supernatant. </li></ol> תמוגה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חיידקים Resuspend ב GuSCN * + 0.01% SDS + 4% proteinase K (0.8mg/ml). בקצרה וורטקס (1ml של חיידקים התקשורת צריכה להיות resuspended ב 1ml GuSCN). Proteinase K נוספה פתרון כדי לסייע עם denaturing חלבונים המצורפים-DNA של החיידק וכן לעכב DNAases ו RNAases. יתרון נוסף של K proteinase היא שזה גם מסייע עם פירוק החלבונים קיר הסלולר אשר רצוי שכן הן חיידקים גראם חיוביים ו חיידקים גראם שליליים, דפנות התאים מכילים כמויות גדולות של חלבון (למרות חיידקים גראם שליליים בדרך כלל יש יותר חלבון ). חיץ chaotropic בנוסף מסייע K proteinase עם denaturing חלבונים תוך אבקת משבש את דופן התא. Proteinase K ו thiocyanate guanidinium (GuSCN) נרכשו מ Qiagen Inc (ולנסיה, CA). SDS (Dodecyl נתרן גופרתי) נרכש פירס (Rockford, IL). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מיד לטעון את הדוגמה מזרק המחובר צינורות הצצה. לשאוב את המזרק כך שהאוויר לא נמצא במערכת. חבר את צינורות אל nanoport ערוץ. </li></ol> משאבת מזרק KDS100 (שיוצרו על ידי KD מדעי, Holliston, MA) שימש הניסויים ואת קצב הזרימה משמש הוא 450 μL / שעה על כל המדרגות. תזרים תמוגה מדגם ערוץ ב 450ul/hr. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> איסוף המדגם והמשך מיצוי DNA באמצעות SPE (ראה פרוטוקול מיצוי DNA). הערה: זהו מדגם חיידקי לא צריך לבצע שלב 2 טען, כי ההשעיה היא GuSCN *. </li></ol> הפקת DNA פרוטוקול ההליך החילוץ כוללת 3 שלבים: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> וושינגטון </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Elute. </li></ol> משאבת מזרק KDS100 (שיוצרו על ידי KD מדעי, Holliston, MA) שימש הניסויים ואת קצב הזרימה היה בשימוש 300 μL / שעה לכל המדרגות. עומס <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מצב הערוץ עם חיץ chaotropic (GuSCN *, guanidinium thiocyanate) במשך 1-2 דקות לפני תחילת הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את המדגם עם חיץ chaotropic ביחס 01:01. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תזרים תערובת מדגם דרך ערוץ 3 דקות. </li></ol> לשטוף <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את הערוץ עם אתנול 70% עבור 2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את הערוץ עם אתנול 100% עבור 2 דקות. </li></ol> Elute <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Elute את ה-DNA חילוץ במים Millipore דקות 3. איסוף של 15 μL מטוהרים, PCR-DNA מוכן. </li></ol> * GuSCN מן ערכת Qiagen (Buffer RLT) היה בשימוש.

<ol><li>Bhattacharyya, A., Klapperich, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+and+chemical+analysis+of+plasma+and+ultraviolet-ozone+surface+treatments+for+thermal+bonding+of+polymeric+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Mechanical and chemical analysis of plasma and ultraviolet-ozone surface treatments for thermal bonding of polymeric microfluidic devices.</a> Lab Chip. 7, 876-882 (2007).</li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים להצהיר עליהם.

ייצור של ערוצים microfluidic תרמופלסטיים

Fabrication of the Thermoplastic Microfluidic Channels

במעבדה שלנו, יש לנו בהצלחה מבודד חומצות גרעין ישירות כרכים microliter ו submicroliter של שתן אנושי דם, צואה באמצעות פולימר / nanoparticle תמוגה microscale מרוכבים מוצק מיצוי עמודות שלב. דגימות שנמצאו מרוכזים, דגימות נפח קטן, כי הם PCRable, ללא ניקוי נוסף. כאן, אנו מדגימים כיצד לייצר שבבי microfluidic תרמופלסטיים באמצעות הבלטות חם ואיטום חום. ואז, אנחנו מדגימים כיצד להשתמש במשטח אור באתרו מכוון השתלת ו פילמור באמצעות שבב האטום כדי ליצור את העמודות מרוכבים שלב מוצק. אנו מדגימים השתלת ו פילמור של עמודה פחמן Nanotube / פולימר מרוכבים עבור תמוגה תא החיידק. לאחר מכן, אנו מראים את תהליך תמוגה ואחריו מיצוי שלב מוצק של חומצות גרעין מן המדגם על שבב באמצעות סיליקה / טור פולימר מרוכב. הפרוטוקולים המצורף מכיל הוראות מפורטות כיצד להכין גם תמוגה מוצק מיצוי עמודות שלב.

כאן אנו מדגימים כיצד לייצר שבבי microfluidic תרמופלסטיים באמצעות הבלטות חם ואיטום חום. ואז אנחנו מדגימים כיצד להשתמש במשטח אור באתרו מכוון השתלת ו פילמור באמצעות שבב האטום כדי ליצור את העמודות מרוכבים שלב מוצק.

ייצור של ערוצים Microfluidic תרמופלסטיים

במעבדתנו, בידלנו בהצלחה חומצות גרעין ישירות מנפחים של מיקרוליטר ותת-מיקרוליטר של דם, שתן וצואה אנושיים באמצעות...

שלום, שמי איידה פריה וסיימתי לאחרונה את הדוקטורט שלי במעבדתה של ד"ר Katherine KLAS כאן ב-bu. היום אני אדגים את הייצור של התקן מיקרופלואידי תרמופלסטי באמצעות הבלטה תרמית (micro hot embossing) והדבקה תרמית. לאחר מכן, אדגים את בידוד חומצות הגרעין באמצעות פאזה מוצקה המכילה חלקיקי סיליקה, כאשר חומצות הגרעין המבודדות יכולות לשמש לאחר מכן להגברת PCR, זיהוי או כל מודול אבחנתי אחר.שלום, שמי דומיניקה קלינסקי, אני סטודנטית לתארים מתקדמים במעבדת המיקרו-התקנים הביו-רפואיים ומיקרו-סביבות באוניברסיטת בוסטון. אדבר על יצירה של מונולית ליזיס מננו-צינוריות פחמן בתוך התקן מיקרו-פלואידי, ועל יצירה של מונולית לסמיכה במוצק (solid phase extraction) למיצוי DNA בתוך התקן מיקרו-פלואידי. היום נדגים ניסוי בנושא הייצור והיישום של עמודי ליזיס ושל עמודי סמיכה במוצק בקנה מיקרו בתוך תעלות מיקרו-פלואידיות מתרמופלסט.ניתן להשתמש בעמודות אלה לליזיס של תאי חיידקים ובידוד של חומצות גרעין מליזאט התאים. השלב הראשון בתהליך הוא ייצור ההתקנים המיקרופלואידיים. עבור פוליאולפין ציקלי, אנו משתמשים בפולימר המגיע תחת השם המסחרי xx XX six 90 R, שטמפרטורת הזכוכית שלו היא 136 °C והוא שקוף ל-UV.שקיפות ל-UV היא חיונית מאוד עבור הכימיה המונחית באור המשמשת בייצור המונולית הפורוזית בתוך הערוצים המיקרופלואידיים. פלטפורמה מיקרופלואידית זו מיוצרת באמצעות הטבעה תרמית (micro hot embossing) והדבקה תרמית. ראשית, אדגים את תהליך ההטבעה התרמית.אנו מתחילים עם תבנית מאסטר, שהיא תבנית שנוצרה בשיטת Electroforming של ניקל-קובלט, והיא כוללת את התכונות השליליות או ההפוכות מהנדרש עבור הפלטפורמה המיקרופלואידית. אנו מניחים את פלטות ה-Zion Nex מעל התכונות הדרושות לנו על מצע הפלסטיק. לאחר מכן, התבנית מוצבת במכבש חם, שמוחמם לטמפרטורה הגבוהה ב-30 מעלות מטמפרטורת ה-GLO edition של הפולימר.לאחר מכן מכסים זאת בלוח מתכת נוסף ולוחצים בלחץ של בין 50 ל-500 PSI. לאחר חמש דקות, ניתן לשחרר את הלחץ ולהסיר את ה-PLAs. נמתין לקירור קל, ואז נפריד ידנית בין שני הלוחות ונשחרר את התבנית מהמצע.כך נראית התשתית. לאחר שחרורה מהתבנית, נקדח חורים בקוטר 1.5 millimeter בקצוות התעלה כדי שישמשו כבארות להחדרה ואיסוף. לאחר מכן, תשתית זו בעלת התבליט מחוברת בbonding תרמי ליחידת פלסטיק חלקה נוספת כדי ליצור ולסגור את המבנים המיקרופלואידיים.שני החלקים מודבקים על לוח החימום באופן זה. הטמפרטורה מופחתת לטמפרטורת מעבר הזכוכית של הפולימר, שהיא 136 Celsius. עבור תהליך הריבוט התרמי, לוחות המתכת מונחים שוב במכבש החימום, המוחמם לטמפרטורת מעבר הזכוכית שהיא 136 degrees Celsius, ונלחצים יחד בלחץ של 250 PSI למשך שתי דקות.בטמפרטורת מעבר הזכוכית, הפולימר מתחיל להמיס ולהתמזג, וכך נוצרים מאפיינים מיקרופלואידיים סגורים. לאחר שתי דקות, הלחץ משוחרר. כך נראה המכשיר המיקרופלואידי הסופי עם הערוצים הסגורים ונקודות הגישה להחדרה ואיסוף של הדגימה. כעת נכין את המיקרו-ערוצים ליצירת המונוליט הפולימרי נקבובי.השלב הראשון של תהליך זה הוא תהליך השתלה (grafting). אנו משנים את הכימיה של פני השטח של המיקרו-ערוצים ובפלטפורמת ה-Xan X six 90 R. פעולה זו נחוצה כדי לאפשר קישור קוולנטי של המונולית הפולימרית הפורוזית בתוך המיקרו-ערוץ.שינוי פני השטח הזה הוא תהליך הרכבה (grafting), הכולל יחס של 1:1 בין EDA ל-MMA עם הפוטו-איניציאטור benzo pheno. לכן, מה שאני עושה כאן הוא הכנת תמיסה בריכוז של 1:1 של MMA ו-EDA. אני מוסיף 3% של benza pheno כדי שנוכל לבצע קשירה צולבת (cross link) של המונוליט הזה בתוך התעלה.לאחר ערבוב תמיסת ההשתלה, אנו מזריקים אותה למיקרו-ערוץ, אשר מתמלא בזכות פעולת נימיות. ברגע שהערוץ מלא, אנו מניחים אותו במכשיר לקשירה צולבת ב-UV, שם הוא יעבור קשירה צולבת למשך 10 דקות ברמת אנרגיה של 200 millijoules per centimeter squared. לאחר 10 דקות של חשיפה ל-UV, שוטפים את תמיסת ההשתלה ואת המיקרו-ערוץ במתנול, תוך שימוש בשאיבה בוואקום.מה שאעשה כאן הוא להניח מתנול בקצה אחד של התעלה ולשטוף את התעלה במתנול באמצעות ואקום. זאת כדי להסיר כל תמיסה עודפת שלא עברה פולימריזציה. זוהי השוואה בין cyclo, אתנול ו-cyclin, כולם עם ננו-צינוריות פחמן בריכוז של 2.27 molar.הציקלין עם ננו-צינורות הפחמן יעבור ערבוב כדי להבטיח פיזור אחיד של ננו-צינורות הפחמן בתוך התמיסה. לאחר תהליך ההשרשה, הכימיה של הפני השטח שונתה והיא כעת מוכנה להצמדה חזקה של המונולית בתוך המיקרו-ערוץ. כעת אתאר את תהליך היצירה של מונולית ה-VICIS מננו-צינורות הפחמן.מרכיבים אלו מורכבים מחומרים גנתיים, ממסים ומונומרים. ארבעת האלמנטים המעורבים בתהליך זה הם al to ecol, butyl methacrylate ו-EDMA. בנוסף, אנו מוסיפים פוטו-איניציאטור כדי שנוכל ליצור את המונולית in situ באמצעות פולימריזציית UV.אכין דגימה של 100 µL. אפעפעל 52.5 µL של ecol. יש לבצע זאת באיטיות מכיוון ש-ecol צמיגי.לאחר ה-ecol, נוסיף את ננו-צינורות הפחמן עם cyclo anol. יש לערבב בתקיפות במכשיר vortex למשך מספר דקות כדי להבטיח פיזור תקין. שוב, יש להעביר בפיפט את ה-cyclo andal וננו-צינורות הפחמן לאט, כיוון שזהו תמיסת Abicus.לאחר מכן נוסיף 15 µL של butyl meth Aly. ולבסוף, נוסיף 10 µL של EDMA. נערבב את התערובת בקצרה במכשיר vortex, נוסיף את הפוטורו-איניציאטור (photo initiator) ולאחר מכן נבצע סוניקציה.הפוטו-איניציאטור שאנו מוסיפים למונולית הליזיס הוא DM PAP. זה מתווסף בריכוז של 1.13 לנפח הכולל של תמיסה זו, שהיא מאה מיקרוליטר. לאחר ההוספה, מכיוון שמדובר בפוטו-איניציאטור, עלינו לכסות את תמיסת מונולית הליזיס כדי להבטיח שאינו תיחשף לאור בזמן הסוניקציה.התהליך יבוצע במשך 30 דקות באמפליטודה של 50% ובמחזור עבודה (duty cycle) של 50%. מחזור עבודה של 50% נועד למנוע התחממות יתר של התמיסה. חשוב מאוד להוציא את התמיסה מיד לאחר הסוניקציה ולהמשיך בעבודה במהירות.זאת משום שאנו רוצים להבטיח פיזור אחיד של ננו-צינוריות הפחמן בתמיסה, מכיוון שנעביר את התמיסה למסלול המיקרו-פלואידי באמצעות פיפט. כאן נמצאת תמיסת הליזיס. מיד לאחר הסוניקציה ובפעולה מהירה, אנו מעבירים את הנפח למסלול המיקרו-פלואידי באמצעות פעולת נימיות, והוא זורם אל תוך המסלול.אנו מניחים זאת בתוך מקשר הצלובים (crosslinker) למשך 0.9 דקות ברמת אנרגיה של 120 Millies לסנטימטר רבוע. לאחר 0.9 דקות אלו, אנו הופכים את ההתקן. הפיכה זו נועדה בעיקרה לאפשר פולימריזציה אחידה יותר ולהבטיח פיזור שווה יותר של ננו-צינוריות פחמן בתעלה.לאחר שהמונוליט עבר פולימריזציה ושטיפה במתנול, תמיסת המונומר, המונוליט שבפנים לא יהיה שקוף יותר, אלא לבן בוהק, ויהיו בו נקודות שחורות זעירות, שהן ננו-צינוריות הפחמן בתוך המונוליט. המונוליט להפקה ממוצק מיוצר באופן דומה למונוליט לליזיס של ננו-צינוריות פחמן. אלו הם החיידקים והתרבית הנוזלית, וכאן יש לנו דגימה של המצע שלנו.לאחר שדיללנו את הדגימה, נעביר אותה בפיפטה למבחנה ונבצע סבוב בצנטריפוגה. לאחר מכן נשפוך את המצע, תוך הקפדה לא להפריע למשקע החיידקים שנוצר בדופן מבחנת ה-Eppendorf. לאחר מכן, החיידקים יסומססו מחדש בתמיסה המכילה Guanidine, Thiocyanate, SDS ו-Proteinase K. נפח ה-Guanidine thiocyanate שמועבר בפיפטה יהיה שווה לנפח שבו סומססו החיידקים.כאן, החיידקים הושעו ב-1 ml, לכן אשעה מחדש את החיידקים ב-1 ml של guanidinium thiocyanate. אוסיף proteinase K. אני מוסיף 45 µL של RNase. התמיסה האחרונה שאני מוסיף היא SDS.לאחר מכן, יש לערבב את התמיסה באמצעות וורטקס. לאחר הערבוב, נעביר את דגימת החיידקים למזרק חד-פעמי באמצעות פיפטה. כאן אנו משתמשים במזרק Excel חד-פעמי של 3 מ"ל.לכך יש חיבור לור (lure fitting), המתחבר לצינורית peak, ואנו נחבר אותו למכשיר שלנו באמצעות ננו-פורטים (nano ports). לכן, אעביר בפיפט את התמיסה למזרק החד-פעמי. עלינו לבצע שאיבה כדי לוודא שאין אוויר במערכת.יש לבצע זאת עד להשגת טיפה אחת או שתיים היוצאות מהקצה השני. כעת, כאשר התמיסה מוכנה לחיבור למכשיר, נמקם את המזרק החד-פעמי על משאבת המזרקים של ה-KDS ונחבר את קצה המחבר למכשיר שלנו, הכולל ננו-פורטים (nano ports) שמותקנים בכל קצה. דבר זה מאפשר חיבור יציב למכשיר.אלו הם חיבורי הברגה, ובדרך כלל אנו מעדיפים להדביק את המכשיר כדי להבטיח שהוא לא יתהפך. כאן נקבע את קצב הזרימה ל-4 או 5 mils לשעה. זוהי משאבת דחיקה, אשר תדחף את התמיסה דרך המזרק, דרך הפואליות אל תוך חיבור זה ובתוך התעלה.ואת הדגימה נאסוף דרך ננו-פתח יציאה זה. ניתן לאסוף את המזהם באמצעות פיפטה, ומזהם זה יעבור לשלב הבא, תהליך של מיצוי פאזה מוצקה (solid phase extraction) לצורך בידוד ה-DNA הבקטריאלי עבור בידוד החומצות הגרעיניות. הפאזה המוצקה המכילה את חלקיקי הסיליקה מעובדת עם תמיסת ליזיס המכילה guanidine thiocyanate.פעולה זו מתבצעת על ידי מילוי מזרק בתמיסת הליזה (lysis buffer) וחיבורו למשאבת מזרקים, כאשר התמיסון זורם דרך התעלה בקצב זרימה של 300 microliters per hour. לאחר מכן מועמסת הדגימה. הדגימה במקרה זה היא הליזאט של התאים הבקטריאליים שהשגנו בשלב הליזה הקודם.שוב, בשלב הטעינה, דגימה זו נטענת למשך שלוש דקות בקצב זרימה של 300 microliters per hour. לאחר מכן, התעלה נשטפת ב-70% ethanol, שוב בקצב זרימה של 300 microliters per hour. שלב שטיפה זה מסיר את כל החלבונים והמזהמים שאינם נספחים, והפסולת נאספת במיכל האיסוף.כעת נשתמש בפיפט לאחר שלב השטיפה, המסיר את כל המזהמים. ה-DNA שנשאר קשור לסיליקה נאלוט למסוף במים. זוהי מזרק המכילה מים טהורים מאוד.זה מחובר לשבב, ושוב, המים זורמים בקצב זרימה של 300 µL לשעה, ואנו אוספים את הדגימה מהקצה השני. פעולה זו מבוצעת במשך שלוש דקות, ואנו אוספים 15 µL מהתוצר, שהוא פשוט DNA טהור במים, ומוכן ל-PCR לצורך ייצור ההתקן התרמופלסטי. האתגר הגדול ביותר הוא היבט הbonding התרמי, כיוון שה-bonding מבוצע בטמפרטורה גבוהה מאוד, בטמפרטורת המעבר הזכוכיתי של הפולימר או בקרבה אליה, תוך הפעלת לחץ מסוים, ושינוי קל בלחץ או בטמפרטורה עלול למחוק לחלוטין את התעלה או ליצור אטימה לקויה בין שני חלקי הפלסטיק.לכן, שמירה על טמפרטורה ולחץ אופטימליים היא חשובה מאוד ועשויה להיות מאתגרת במעט. האלמנטים המרכזיים המהווים אתגר בתהליך זה הם השגת פיזור אחיד של ננו-צינוריות פחמן בתמיסת המונימר שעוברת פולימריזציית UV in situ. זהו אתגר דומה להשגת פיזור אחיד של חלקיקי סיליקה במונוליט פולימרי נקבובי עבור מיצוי פאזה מוצקה (solid phase extraction).

fabrication-of-the-thermoplastic-microfluidic-channels

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

מקור: קורץ, ד. ל. ואחרים. פלטפורמה מיקרופלואידית לחקר סגימה ביולוגית במדיה נקבובית. J. Vis. Exp. (2022)הסרטון מדגים את השימוש במכשיר מיקרופלואידי לחקר יצירת ביופילם. השעיה חיידקית מוכנסת לתעלה המיקרו, ואחריה אינקובציה לאפשר התפתחות ביופילם. לאחר מכן מתחדשת הזרימה, וניטור לחץ יחד עם הדמיה משמש לזיהוי היווצרות ביופילם וחסימת נקבוביות לאורך זמן.

מכשיר מיקרופלואידי להדמיה בזמן אמת ומעקב לחץ במהלך יצירת ביופילם

פלטפורמת microchannels-on-a-chip פותחה על ידי שילוב של טכניקת photolithographic reflowable photoresist, ליטוגרפיה הרכה, ומיקרופלואידיקה. פלטפורמת microchannels endothelialized מחקה את הגיאומטריה (3D) תלת ממדית של in vivo microvessels, פועלת תחת זרימת זלוף רציפה מבוקרת, מאפשרת הדמיה באיכות גבוהה ובזמן אמת, ויכולה להיות מיושמת למחקר כלי הדם.

הליך הפיתוח של Multi-עגול עומק חתך Endothelialized microchannels-on-a-chip

שני נוזלים סמוכים העוברים דרך ערוץ מיקרופלואידי מחורץ יכולים להיות מכוונים ליצירת נדן סביב ליבת רב-אופן; ובכך לקבוע הן צורה והן חתך רוחב. פולמור Photoinitiated, כגון כימיה לחץ תיול, מתאים היטב לחיזוק במהירות את נוזל הליבה לתוך מיקרופייבר עם גודל וצורה קבועים מראש.

ייצור מיקרופלואידי של סיבים פולימריים וביוהיברידים עם גודל וצורה מעוצבים מראש

פרוטוקול עבור הזיוף של התקנים microfluidic פלסטיק עם תצוגה שקוף-יציאות עבור הדמיה אור גלוי, אינפרא-אדום מתואר.

הליך ליטוגרפית רך לייצור מכשירים Microfluidic פלסטיק עם יציאות תצוגה שקוף לאור גלויים ולא אינפרא-אדום

ערוץ microfluidic עם ובמכסה deformable מציע בקרת זרימה, טיפול חלקיקים, ערוץ מימד ההתאמה האישית, אחרים reconfigurations במהלך השימוש. אנו מתארים שיטה בדיית ערוץ microfluidic עם מהמשטחים של מערך של סיכות המאפשר לשנות את צורתם.

ערוץ Microfluidic reconfigurable עם ובמכסה Pin-discretized

מספר שיטות זמינות עבור הזיוף של ערוצי סעיפים מלבני מוטמע במכשירים microfluidic polydimethylsiloxane. רובם לערב רב שלבי הייצור ויישור נרחב. בנייר זה, גישה חד-שלבית הוא דיווח עבור בדיית microfluidic ערוצים של חתכי רוחב גיאומטריות שונות על ידי איכול רטוב רציפים polydimethylsiloxane.

הגישה של צעד אחד בדיית Polydimethylsiloxane Microfluidic אפיקי מקטעים גיאומטריים שונים בתהליכים רציפים איכול רטוב

פרוטוקול זה מתאר את הזיוף של התקנים microfluidic מ- MY133-V2000 כדי לסלק חפצים שעולות לעתים קרובות microchannels עקב המדדים השבירה המאולתר בין מבנים microchannel של תמיסה מימית. פרוטוקול זה משתמש של מחזיק אקרילי כדי לדחוס את המכשיר שעברו אנקפסולציה, שיפור הדבקות הן מבחינה כימית והן מבחינה מכנית.

ייצור של התקנים השבירה-אינדקס-מתאימים עבור מיקרופלואידיקה ביו

כאן אנו מציגים פרוטוקול כדי לעצב והרכיבו מכשירים מיקרופלואידים מותאמים אישית עם השקעה פיננסית וזמן מינימלי. המטרה היא להקל על אימוץ טכנולוגיות microflu, מעבדות מחקר ביו והגדרות חינוכיות.

ייצור מהיר של התקני מיקרופלואידיג מותאמים אישית למחקר וליישומים חינוכיים

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

הפרוטוקול הנוכחי מתאר פלטפורמה מיקרופלואידית לחקר התפתחות ביופילם במדיה נקבובית כמו-דו-ממדית על ידי שילוב של דימות מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה עם מדידות הפרשי לחצים בו זמנית. הפלטפורמה מכמתת את ההשפעה של גודל הנקבוביות וקצב זרימת הנוזלים במדיה נקבובית על סתימה ביולוגית.

פלטפורמה מיקרופלואידית לחקר סתימה ביולוגית במדיה נקבובית

למד לייצר מכשירי מיקרו-זרימה תרמופלסטיים באמצעות חימום והטבעה מיקרוסקופיים וקישור תרמי. השיטה מדגימה בידוד חומצות גרעין באמצעות סיליקה בתוך הערוצים ליישומים דיאגנוסטיים.

ייצור של ערוצים Microfluidic תרמופלסטיים

גלה סרטונים נוספים