Articolo metodologico

Fabbricazione di dispositivi microfluidici basati su carta tridimensionale per gli immunodosaggi

DOI:

10.3791/55287

⸱

9 marzo 2017

 ,  , 
1Department of Chemistry, Tufts University

In questo articolo

Sommario

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Noi dettaglio un metodo per fabbricare dispositivi microfluidici cartacei tridimensionali per uso nello sviluppo di saggi immunologici. Il nostro approccio per il montaggio del dispositivo è di tipo multistrato, fabbricazione additiva. Dimostriamo un immunodosaggio a sandwich per fornire risultati rappresentativi per questi tipi di dispositivi basati su documenti cartacei.

Abstract

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Carta stoppini fluidi autonomamente a causa di un'azione capillare. Con patterning carta con barriere idrofobiche, il trasporto di fluidi può essere controllato e diretto all'interno di uno strato di carta. Inoltre, accatastamento più strati di carta modellata crea sofisticate reti microfluidica tridimensionali in grado di supportare lo sviluppo di test analitici e bioanalitici. dispositivi microfluidici cartacei sono economici, portatile, facile da usare, e non richiedono apparecchiature esterne ad operare. Di conseguenza, sono titolari di una grande promessa come una piattaforma per la diagnostica point-of-care. Per valutare correttamente l'utilità e prestazioni analitiche dei dispositivi cartacei, devono essere sviluppati metodi idonei a garantire la loro fabbricazione è riproducibile e in una scala che è appropriato per applicazioni di laboratorio. In questo manoscritto, un metodo per fabbricare un dispositivo un'architettura generale che può essere utilizzato per gli immunodosaggi cartacei è descritto. Usiamo una forma di manufacturin additivog (multi-strato di laminazione) preparare dispositivi che comprendono più strati di carta modellata ed adesivo modellato. Oltre a dimostrare il corretto utilizzo di questi dispositivi microfluidici cartacei tridimensionali con immunoenzimatico per gonadotropina corionica umana (hCG), errori nel processo di fabbricazione che possono causare errori del dispositivo sono discussi. Ci aspettiamo che questo approccio alla produzione di dispositivi basati su carta troverà ampio programma di utilità per lo sviluppo di applicazioni analitiche progettate specificamente per le impostazioni limitato di risorse.

Introduzione

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La carta è ampiamente disponibile in una gamma di formulazioni o gradi, può essere funzionalizzato per sintonizzare le proprietà e può trasportare fluidi autonomamente tramite azione capillare o traspirazione. Se la carta viene modellato con una sostanza idrofoba (ad esempio, photoresist 1 o cera 2), l'assorbimento di fluidi può essere controllato spazialmente all'interno di uno strato di carta. Ad esempio, un campione acquoso applicata può essere diretto in un numero di zone diverse di reagire con reagenti chimici e biochimici memorizzati all'interno della carta. Questi dispositivi microfluid....

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Protocollo

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1. Preparazione dei Livelli dispositivo a microfluidi Paper-based

  1. Preparare modelli per strati di carta, nylon, e l'adesivo con un programma di software di progettazione grafica. 6 Ogni strato può avere un modello diverso.
    NOTA: Il modello può comprendere fori di allineamento non necessari per un immunodosaggio cartaceo funzionale, ma assisterla nella fabbricazione riproducibile di dispositivi tridimensionali. Il posizionamento di questi fori sarà diverso se i dispositivi sono assemblati singolarmente, in strisce, o come fogli interi. Il programma software utilizzato per la progettazione di modelli può variare in base all....

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Risultati

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Ottenere prestazioni del saggio riproducibili in dispositivi microfluidici cartacei tridimensionali si basa su un metodo di fabbricazione che garantisce la coerenza tra i dispositivi. Verso questo obiettivo, abbiamo individuato una serie di processi di fabbricazione e considerazioni materiali, e li discutere qui nel contesto di dimostrare un test immunologico cartaceo. Usiamo un metodo di stampa a cera per formare barriere idrofobiche all'interno dispositivi microfluidici basati su carta.......

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Discussione

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Identificazione di una strategia di produzione riproducibile è una componente essenziale dello sviluppo test. 22 Usiamo sequenziale, layer-by-layer metodo per fabbricare dispositivi microfluidici cartacei tridimensionali. In contrasto con i metodi che si applicano piegatura o origami tecniche per produrre dispositivi multistrato da un singolo foglio di carta 23, 24 di produzione di additivi offre una serie di vantaggi: (i) materiali multi.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Questo lavoro è stato sostenuto dalla Tufts University e da una generosa donazione del Dr. James Kanagy. Questo materiale si basa sul lavoro sostenuto dal National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program nell'ambito della sovvenzione n. (DGE-1325256) che è stato assegnato a S.C.F. D.J.W. è stato supportato da una borsa di studio GAANN del Dipartimento dell'Istruzione degli Stati Uniti. Ringraziamo il Dr. Jeremy Schonhorn (JanaCare), il Dr. Jason Rolland (Carbon3D) e Rachel Deraney (Brown University) per aver contribuito a sviluppare il design del dispositivo microfluidico tridimensionale basato su carta e del test immunologico.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Illustrator CCAdobeper la progettazione di modelli per strati di carta e adesivo
Stampante Xerox ColorQube 8580AmazonB00R92C9DIper la stampa di modelli in cera su strati di carta e nylon
Isotemp Forno di riscaldamento e asciugatura per uso genericoFisher Scientific15-103-0509per sciogliere la cera in carta
Artograph LightTracerAmazonB000KNHRH6per facilitare l'allineamento degli strati
la plastificatrice Apache AL13PAmazonB00AXHSZU2per laminare gli strati insieme
Plotter da taglio Graphtec CE6000,Graphtec AmericaCE6000-40per modellare pellicole adesive
taglierina per carta Swingline,AmazonB0006VNY4Cper tagliare carta o dispositivi
scanner fotografico Epson Perfection V500AmazonB000VG4AY0per scansionare le immagini della perforazione a pinza economica dello strato di lettura
McMaster-Carr3488A9per rimuovere i fori di allineamento 
Carta per cromatografia Whatman,Sigma AldrichWHA1004917
Fisherbrand di grado 4 (spessa) Fisher Scientific05-714-4per funzionare come strato di blot
Immunodyne ABC (0,45 & micro; PCorporationNBCHI3Rfunzionare come materiale per lo strato di cattura
rimovibile/permanente-doppia faccia linerFLEXconDF021621per facilitare il distacco
adesivo permanente - doppia faccia linerFLEXcon DF051521
FLEXconFLEXMARK 80 D/F PFW LINERper facilitare la modellazione
foglioMcMaster-Carr8560K266 per fabbricare il telaio
fogli autoadesiviFellowesCRC52215da utilizzare come scivolo protettivo
etanolo assolutoVWR89125-172per sanificare l'area di lavoro
siero bovino albuminaAMRESCO0332
Sekisui Diagnostics OSOM hCG Urine ControlsFisher Scientific22-071-066da utilizzare come campioni
positivi e negativianti-beta;-hCG monoclonale anticorpo coniugato d'oro colloidale (clone 1)Arista Biologicals CGBCG-0701per il trattamento dell'anticorpo coniugato di
capra anti-alfa;-hCGArista BiologicalsABACG-0500per il trattamento dello strato
di cattura 10X soluzione salina tamponata con fosfatoFisher ScientificBP3991
Latte scremato in polvereThermo ScientificOXLP0031B
Tween 20AMRESCOM147
, , , , , carta per cromatografia adesivo cera FLEXcondi acrilico adesivo

Riferimenti

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Wiley, B. J., Gupta, M., Whitesides, G. M. FLASH: A rapid method for prototyping paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 8 (12), 2146-2150 (2008).
  2. Carrilho, E., Martinez, A. W., Whitesides, G. M. Understanding wax printing: a simple micropatterning process for paper-based microfluidic devices. Anal. Chem. 81 (16), 7091-7095 (....

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