Microfresatura a controllo numerico computerizzato di un dispositivo acrilico microfluidico con restrizione sfalsata per saggi immunologici magnetici basati su nanoparticelle

Summary

La microfluidica è un potente strumento per lo sviluppo di test diagnostici. Tuttavia, sono spesso necessarie attrezzature e materiali costosi, nonché laboriose tecniche di fabbricazione e manipolazione. Qui, descriviamo in dettaglio il protocollo di fabbricazione di un dispositivo microfluidico acrilico per saggi immunologici magnetici basati su micro e nanoparticelle in un ambiente a basso costo e semplice da usare.

Abstract

I sistemi microfluidici hanno notevolmente migliorato le tecniche di dosaggio immunologico. Tuttavia, molte tecniche di microfabbricazione richiedono attrezzature specializzate, costose o complicate, rendendo la fabbricazione costosa e incompatibile con la produzione di massa, che è una delle precondizioni più importanti per l'adozione di test point-of-care (POCT) in ambienti con risorse limitate. Questo lavoro descrive il processo di fabbricazione di un dispositivo acrilico (polimetilmetacrilato, PMMA) per test immunologici enzimatici coniugati con nanoparticelle utilizzando la tecnica di microfresatura a controllo numerico computerizzato (CNC). Il funzionamento del dispositivo microfluidico è dimostrato eseguendo un saggio immunologico per rilevare un anticorpo commerciale utilizzando il lisozima come antigene modello coniugato a nanoparticelle magnetiche a 100 nm. Questo dispositivo integra una restrizione fisica sfalsata di soli 5 μm di altezza, utilizzata per catturare le microparticelle magnetiche che compongono una trappola magnetica posizionando un magnete esterno. In questo modo, la forza magnetica sul supporto immunologico delle nanoparticelle coniugate è sufficiente per catturarle e resistere alla resistenza del flusso. Questo dispositivo microfluidico è particolarmente adatto per la produzione di massa a basso costo senza perdita di precisione per le prestazioni del dosaggio immunologico.

Introduction

Negli ultimi anni, la microfluidica ha svolto un ruolo importante nelle tecniche di dosaggio immunologico¹. La tecnologia di miniaturizzazione presenta molti vantaggi eccezionali rispetto ai test immunologici tradizionali, come il ridotto consumo di campioni e reagenti, tempi di incubazione più brevi, uno scambio efficiente di soluzioni e una maggiore integrazione e automazione².

Inoltre, i sistemi microfluidici nei saggi immunologici, in associazione con nanoparticelle magnetiche come immunosupporto, riducono considerevolmente i tempi di incubazione, raggiungendo un'elevata sensibilità di riv....

Protocol

1. Microfresatura

1. Rettifica superficiale
   1. Accendere la microfresatrice e il controller piezoelettrico. Avviare i rispettivi software di controllo¹².
   2. Selezionare le punte di fresa richieste (diametri 200 μm e 800 μm). Posizionarli nell'apposito vano della fresatrice (Figura 1).
   3. Tagliare rettangoli di 9 mm x 25 mm di PMMA di spessore 1,3 mm con la punta da 800 μm. Attaccare con cura uno di questi rettangoli con nastro biadesivo alla piattaforma piezoelettrica (Figura 2).
      NOTA: Assicuratevi di posizionare sempre il rettangolo acril....

Results

È stato possibile stabilire un protocollo di fabbricazione altamente riproducibile che migliora la risoluzione della tecnica di microfresatura convenzionale. Utilizzando questo protocollo, si ottiene la fabbricazione di un canale di soli 5 μm di altezza che funziona come una restrizione sfalsata in un canale alto 200 μm. Il design semplice della restrizione sfalsata cattura microparticelle di ferro di 7,5 μm di diametro che, una volta compattate nel microcanale, consentono la creazione di una trappola magnetica quando un.......

Discussion

Un dispositivo microfluidico acrilico per saggi immunologici utilizzando nanoparticelle come supporto immunologico è stato fabbricato utilizzando una tecnica di microfresatura. Il metodo di produzione diretta sul substrato ha il vantaggio di evitare l'utilizzo di uno stampo master e i tempi e i costi che questo comporta. Tuttavia, è limitato alla prototipazione rapida e alla produzione di dispositivi ad alto volume.

Qui, abbiamo utilizzato una piattaforma piezoelettrica accessoria precedenteme.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.008 Fresa	KYOCERA SGS	2204	2FL 0.008x1/8x0.12x1-1/12
0.032 Fresa	KYOCERA SGS	2228	2FL 0.032x1/8x0.48x1-1/12
Microparticelle di carbonil-ferro	Sigma-Aldrich	44890	7 μ m
Cloroformio	Fermont	6201	Pericolo per la salute: Moderato Infiammabilità: Nessuno Reattività: Nessuna Pericolo di contatto: Moderato
Fotocamera CMOS Moment	Teledyne Tecnologia del sensore fotometrico		: CMOS Efficienza quantistica: 73% Dimensione dei pixel: 4,5 e micro; m x 4,5 µ m Interfacce supportate: USB 3.2 Gen 2
Dr Engrave Software	Roland DGA Corporation		Software di incisione per progettare e creare il percorso di incisione sulla superficie
Cappa di aspirazione	Sconosciuto	Sconosciuto Tubo
flessibile in plastica	Tygon	AAD04103	ID = 0,020, OD = 0,060
Microsope a fluorescenza	ZEISS	Axio Vert.A1
Ago di erogazione ad alta precisione	Loctite	98612
Applicazione del controller piezoelettrico fatto in casa	LabView		Per ulteriori dettagli, vedere il riferimento 12.
Loctite 495 adesivo istantaneo	Henkel	49503	Applicare con punta per micropipetta o ago di erogazione.
MagJET Rack di separazione	termoscientifico		12 x 1,5 mL
Pressa meccanica	fatta in casa
	Roland	MDX-50
Piattaforma piezoelettrica...	Fatto in		Vedi riferimento 12
Polimetilmetacrilato - Lastra - PMMA, Acrilico	Goodfellow	ME303018/1	Spessore: 1,3 mm, Trasparenza: Trasparente/Trasparente
PVCamTest Software	Teledyne Photometrics	Versione 3.10.107	Software di acquisizione immagini
Stereomicroscopio	Nikon	SMZ 7457
SuperMag Carbossyl Beads	Ocean NanoTech	KSC0100	100 nm
Pompa a siringa	kd Scientific	KDS200	Può contenere fino a due siringhe
Bagno Utrasonico	Branson	2800
VPanel software	Sistema operativo Windows	versione 1.0.3.0	Software per il controllo della microfresatrice