Questo articolo descrive la fabbricazione e il funzionamento di chip acustoforetici microfluidici utilizzando la tecnica dell'acoustophoresis microfluidica e microsfere modificate con aptamero che possono essere utilizzate per un isolamento rapido ed efficiente di batteri Gram-negativi da un mezzo.
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Articolo metodologico
Auustofori microfluidica per la separazione flowthrough di batteri Gram-negativi utilizzando perline di affinità aptamero
In questo articolo
Sommario
Abstract
Questo articolo descrive la fabbricazione e il funzionamento di chip acustoforetici microfluidici utilizzando una tecnica di acoustophoresis microfluidica e microsfere modificate con aptamero che possono essere utilizzate per l'isolamento rapido ed efficiente di batteri Gram-negativi da un mezzo. Questo metodo migliora l'efficienza di separazione utilizzando un mix di microcanali lunghi e quadrati. In questo sistema, il campione e il buffer vengono iniettati nella porta di ingresso attraverso un regolatore di flusso. Per il centraggio delle sfere e la separazione del campione, l'alimentazione CA viene applicata al trasduttore piezoelettrico tramite un generatore di funzioni con un amplificatore di potenza per generare forza di radiazione acustica nel microcanale. C'è un canale biforcato sia all'ingresso che all'uscita, consentendo la separazione, la purificazione e la concentrazione simultanee. Il dispositivo ha un tasso di recupero del >98% e una purezza del 97,8% fino a una concentrazione di dose 10x. Questo studio ha dimostrato un tasso di recupero e una purezza superiori ai metodi esistenti per separare i batteri, suggerendo che il dispositivo può separare i batteri in modo efficiente.
Introduzione
Sono in fase di sviluppo piattaforme microfluidiche per isolare batteri da campioni medici e ambientali, oltre a metodi basati su trasferimento dielettrico, magnetoforesi, estrazione di perline, filtraggio, microfluidica centrifuga ed effetti inerziali e onde acustiche superficiali 1,2. La rilevazione di batteri patogeni viene continuata utilizzando la reazione a catena della polimerasi (PCR), ma di solito è laboriosa, complessa e richiede tempo 3,4. I sistemi di acoustophoresis microfluidica sono un'alternativa per affrontare questo problema attravers....
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Protocollo
1. Progettazione di chip di acoustophoresis microfluidica
NOTA: La Figura 1 mostra uno schema della separazione e della raccolta delle microsfere target dai microcanali mediante acustoforesi. Il chip di acoustophoresis microfluidica è progettato con un programma CAD.
- Progettare un chip di acoustophoresis microfluidica che utilizza una miscela di perle modificate con aptamero e perle di polistirene (PS) rivestite di streptavidina corrispondenti alle dimensioni dei batteri per studiare le prestazioni di separazione del dispositivo.
- Progettare un chip di acoustophoresis microfl....
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Risultati
La figura 5 mostra l'immagine del flusso del tallone in funzione della tensione PZT (OFF, 0,1 V, 0,5 V, 5 V). Nel caso del chip acustoforetico introdotto in questo studio, è stato confermato che all'aumentare della tensione del PZT, la concentrazione centrale delle perle di dimensioni 10 μm è aumentata. La maggior parte delle perle di dimensioni 10 μm erano concentrate al centro a 5 V della tensione PZT. Attraverso questo risultato, è stata generata una frequenza di risonanza di 3,66 MHz in .......
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Discussione
Abbiamo sviluppato un dispositivo microfluidico a levitazione sonica per catturare e trasferire i batteri GN da campioni di coltura ad alta velocità basato su un metodo di funzionamento continuo in base alle loro dimensioni e tipo e microsfere modificate con aptamero. Il microcanale lungo e quadrato consente una progettazione più semplice e una maggiore efficienza in termini di costi per l'acoustophoresis 2D rispetto a 20,21,22,23,24,25,26 precedentemente riportati.
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno conflitti di interesse da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto dalla sovvenzione della National Research Foundation of Korea (NRF) finanziata dal governo coreano (Ministero della Scienza e delle TIC). (No. NRF-2021R1A2C1011380)
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1 µ m microsfere di polistirene | Bang Laboratories | PS04001 | Perline di dimensione delle celle |
| 10 & micro; m Microsfere rivestite di streptavidina | Bang Laboratories | CP01007 | Perle di affinità Aptamero |
| Wafer di silicio da 4 pollici / stampo SU-8 | 4science | 29-03573-01 | Componenti del chip |
| Aptamero | Tecnologie DNA integrate | GN3-6'RNA | per la coniugazione dei batteri |
| Vetro borosilicato | Schott | BOROFLOAT 33 | Componenti della |
| centrifuga | Daihan | CF-10 | Spreco di particelle |
| Colla cianoacrilica | 3M | AD100 | Attacca PZT al microchip |
| Escherichia coli DH5α | KCTC | KCTC2571 | Batteri bersaglio |
| Generatore funzionale | GW Instek | AFG-2225 | Genera |
| frequenza Telecamera ad alta velocità | Photron | FASTCAM Mini | Osservazione della separazione |
| Piastra riscaldante | Come uno | HI-1000 | Piastra riscaldante per la polimerizzazione di liquidi PDMS |
| KOVAX-SIRINGA 10 mL Siringa | Koreavaccine | 22G-10ML | Riempire il canale dell'acustoforesi microfluidica con acqua demineralizzata priva di bolle. |
| Polidimetilsilossano liquido, PDMS | Dow Corning Inc. | Sylgard 184 | Componenti del chip |
| LB Brodo Miller | BD Difco | 244620 | Coltura cellulare (terreno Luria-Bertani) |
| Microscopio | Olympus Corp. | IX-81 | Osservazione della separazione |
| tampone PBS | Capricorn scientific | PBS-1A | Perdita di batteri |
| Tubi in PEEK | Saint-Gobain Ppl Corp. | AAD04103 | Iniettare o raccogliere particelle |
| Trasduttore piezoelettrico | Fuji Ceramics | C-213 | Generare un'onda specifica nel canale |
| Amplificatore | potenza Ricerca | 75A250A | Amplificare la frequenza |
| Regolatore di pressione/μ flucon | AMED | AMED-μ flucon | Controllo del regolatore di pressione/flusso dell'aria |
| Tampone Tris-HCl | 15567027 | Dispersione di particelle | |
| Rotatore a tubo | SeouLin Bioscience | SLRM-3 | Modificatore di aptamero e perlina |
Riferimenti
- Wu, M., et al. Acoustofluidic separation of cells and particles. Microsystem & Nanoengineering. 5 (1), 1-18 (2019).
- Lee, S. W., et al. Aptamer affinity-bead mediated capture and displacement of Gram-negative bacteria using acous....
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Ristampe e permessi
