Name: Picoinjection di Microfluidic Gocce senza elettrodi in metallo (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-18T18:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 20 s
Description: Impara la tecnica di picoiniezione in gocce microfluidiche senza elettrodi metallici per semplificare la fabbricazione dei dispositivi. Questo metodo consente un controllo preciso del volume dei reagenti iniettati a risoluzioni picolitriche.

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Questo lavoro è stato sostenuto dal Dipartimento di Bioingegneria e Scienze terapeutici presso UCSF, il California Institute for Quantitative Biosciences (QB3), e il Bridging the Gap Award dalla Fondazione Rogers famiglia.

1. Progettazione di dispositivi Dimensioni e topologie Basato su Experimental esigenze, utilizzando Computer Aided Design (CAD) Software Nota: Selezione diametri dei canali emulsione inferiori a quelle delle goccioline sferiche. Questo costringe le goccioline in una forma cilindrica o &quot;salsiccia&quot; e permette picoinjection più efficace. Per i nostri scopi, abbiamo progettato di 30 x 30 micron canali di goccioline che erano 50 micron di diametro. <ol><li> Sito picoinjection modello (s) dopo quelli descritti da Abate et al. 3 con l&#39;eccezione che i canali per gli elettrodi metallici vengono rimossi, come sono inutili. </li><li> Aggiungere canali per servire come Faraday Moat (Figura 1) che corrono tra sito picoinjection (s) e l&#39;emulsione monte tale che schermano le goccioline dal campo elettrico. Nota: Questo impedisce fusione non volute. </li></ol> 2. Dispositivi fabbricare Uso molle FotolitoTecniche radiografico <ol><li> Generare una maschera di trasparenza fotolitografia in base al file CAD utilizzando i servizi commerciali esistenti. </li><li> Con la fotomaschera, curare photoresist su wafer di silicio per produrre un GSD, come descritto in precedenza 4. </li><li> Pour PDMS miscelato con il catalizzatore (11:01 ratio) il master del dispositivo contenuto in una capsula di Petri 5 centimetri di polistirolo. </li><li> Posizionare il maestro con PDMS in un essiccatore a vuoto per circa 15 minuti per eliminare eventuali bolle d&#39;aria. </li><li> Curare il dispositivo PDMS ponendolo in un forno a 95 ° C per 1 ora. In alternativa, il PDMS curerà a temperatura ambiente dopo 24 ore. </li><li> Rimuovere il dispositivo tagliando lungo il perimetro con una lama chirurgica e peeling accuratamente il dispositivo dal master. </li><li> Punch di ingresso e uscita fori nelle PDMS utilizzando una biopsia di 0,5 mm. </li><li> Fissare il dispositivo su un vetrino da microscopio vetro con un bonder plasma 4. </li></ol> 3. Preparare una pressione d&#39;ariaControllo pompa per pressurizzare un serbatoio contenente il fluido <ol><li> Modificare le prestazioni della pompa in modo tale che le uscite d&#39;aria in pressione attraverso una lunghezza di 2,7 millimetri tubo in polietilene diametro interno. </li><li> Costruirlo tale che il tubo termina in una siringa luer-lock montando il lume sopra l&#39;ugello sul retro del luer-lock. </li><li> Sigillare riempiendo lo spazio tra i fili luer-lock e il tubo con resina epossidica. </li><li> Attaccare un ago 27.5 G. </li></ol> 4. Preparare una Monodisperse emulsione acquosa di goccioline (acqua in olio) sospesi in un inerte Fluorinated Carrier olio con 2% (peso / peso) disciolto biocompatibili tensioattivo 7 I reagenti specifici contenuti in queste goccioline dipendono dall&#39;applicazione <ol><li> In preparazione per la reiniezione, caricare l&#39;emulsione in una siringa da 1 ml con un ago G 27.5. </li><li> Fissare la siringa in una pompa a siringa e orientare verticalmente la pompa (ago verso l&#39;alto). Appunto: Questo orientamento provoca le goccioline di confezionare in un livello sopra il olio vettore. Quando si avvia la pompa, le goccioline saranno spinti dalla siringa a frazione ad alto volume lo strato di olio sotto di loro. </li></ol> 5. Preparare Reagenti per Introduzione alla Microfluidic Chip <ol><li> Punch tre fori di 0,5 millimetri nel tappo di un tubo da centrifuga da 15 ml (qualsiasi contenitore con tappo a vite sarà sufficiente) con una biopsia, ago, o trapano. </li><li> Inserire un filo elettrodo 0,5 mm di diametro e lunghezza cm ~ 20 di PE-2 tubo attraverso due dei fori in modo che raggiungano il fondo della provetta. </li><li> Nella rimanente foro, infilare un ~ 2,5 cm lunghezza cm ~ 20 di tubo PE tale che riposerà sopra del livello del liquido. </li><li> Sigillare eventuali lacune sulla parte superiore del tappo con resina epossidica UV-cured. </li><li> Riempire il tubo con il fluido picoinjection e vite sul tappo. </li><li> Collegare l&#39;uscita dalla pompa di aria di controllo della pressione per la minore lunghezza dei tubi da insertozione l&#39;ago nel lume. L&#39;ago dovrebbe adattarsi comodamente. </li><li> Riempire una siringa da 1 ml con 1 M NaCl per servire come Faraday fossato. </li><li> Collegare un ago G 27.5 e fissare la siringa in una pompa a siringa. </li><li> Riempire un&#39;altra siringa da 1 ml con olio vettore / distanziatore, collegare un ago G 27.5, e fissarlo in una pompa a siringa. </li></ol> 6. Preparare il dispositivo Microfluidic per Picoinjection <ol><li> Collegare il tubo di uscita (lunghezza più lunga) dal contenitore di fluido di iniezione alla porta di entrata del fluido picoinjection sul chip microfluidica. </li><li> Collegare la siringa contenente il 1 M NaCl alla porta di ingresso per il Faraday fossato sul chip microfluidica con un pezzo di tubo in PE. </li><li> Collegare la siringa contenente il vettore di petrolio alla porta di ingresso del chip microfluidica con un pezzo di tubo in PE. </li><li> Inserire tubo PE nella porta di uscita dell&#39;emulsione sul chip microfluidica. Il tubo deve terminare in un vaso di raccolta emulsione, némalmente una provetta da centrifuga da 1,5 ml. </li><li> Inserire tubo PE nella porta di uscita per il Faraday fossato sul chip microfluidica. Il tubo deve terminare in un non-conduttore e il contenitore isolato elettricamente per evitare un corto circuito. </li><li> Collegare l&#39;uscita dell&#39;amplificatore ad alta tensione (HV) tramite pinze alla elettrodo metallico immerso nel liquido picoinjection. </li><li> Collegare l&#39;elettrodo di massa dell&#39;amplificatore HV via coccodrillo al metallo dell&#39;ago della siringa contenente 1 M NaCl. </li></ol> 7. Infondere reagenti in Microfluidic Chip <ol><li> Introdurre il 1 M NaCl (Faraday Moat) al dispositivo a una velocità di 100 pl / h. </li><li> Introdurre l&#39;emulsione goccia e olio vettore a tassi adeguati per le dimensioni del dispositivo. Per il nostro dispositivo di demo, vi presentiamo le gocce e l&#39;olio a 200 e 400 ml / h, rispettivamente. Le portate dovrebbero consentire le goccioline di superare l&#39;picoinjector ad intervalli regolari separatida un gap di olio vettore. </li><li> Regolare la pressione applicata al fluido picoinjection tale che la pressione del fluido in corrispondenza dell&#39;orifizio picoinjection è in equilibrio meccanico con il canale gocciolina. Nota: A questa pressione (pressione di Laplace), il fluido di iniezione deve sporgere nel canale gocciolina senza erba off e formando i propri gocce (Figura 2). A queste portate sopra descritte, si applica una pressione di ~ 13 psi al fluido di iniezione a raggiungere l&#39;equilibrio nel sito di iniezione. </li></ol> 8. Inizia Picoinjection <ol><li> Come goccioline passano il foro di iniezione, applicare un 0-10 V, 10 kHz, segnale AC amplificato 1.000 x nel HV-amplificatore (Figura 3). </li><li> Modulare il volume di iniezione modificando l&#39;ampiezza della tensione applicata. Nota: Tensioni superiori dovrebbero consentire più fluido per essere introdotto per le goccioline. Nel nostro test, osserviamo iniezione stabile e coerente a tensioni esseretra 100 e 3000 V utilizzando soluzioni di iniezione di NaCl che vanno 10-500 mM (Figura 4). </li></ol>

<ol><li>Kritikou, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((It%27s+cheaper+in+the+Picolab%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Genet%22%5BJournal%5D)">It's cheaper in the Picolab.</a> Nat. Rev. Genet. 6 (9), (2005).</li>
<li>Ahn, K., Agresti, J., Chong, H., Marquez, M., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocoalescence+of+drops+synchronized+by+size-dependent+flow+in+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Electrocoalescence of drops synchronized by size-dependent flow in microfluidic channels.</a> Appl. Phys. Lett. 88 (26), (2006).</li>
<li>Abate, A. R., Hung, T., Mary, P., Agresti, J. J., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+injection+with+microfluidics+using+picoinjectors%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U+S+A%22%5BJournal%5D)">High-throughput injection with microfluidics using picoinjectors.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 107, 19163-19166 (2010).</li>
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<li>O'Donovan, B., Eastburn, D. J., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode-free+picoinjection+of+microfluidic+drops%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Electrode-free picoinjection of microfluidic drops.</a> Lab on a Chip. 12 (20), 4029-4032 (2012).</li>
<li>Holtze, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatible+surfactants+for+water-in-fluorocarbon+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Biocompatible surfactants for water-in-fluorocarbon emulsions.</a> Lab on a Chip. 8 (10), 1632-1639 (2008).</li>
<li>Chung, C., Lee, M., Char, K., Ahn, K., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+dynamics+passing+through+obstructions+in+confined+microchannel+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid.+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Droplet dynamics passing through obstructions in confined microchannel flow.</a> Microfluid. Nanofluid. 9, 1151-1163 (2010).</li>
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<li>Eastburn, D. J., Sciambi, A., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Picoinjection+enables+digital+detection+of+RNA+with+droplet+rt-PCR%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Picoinjection enables digital detection of RNA with droplet rt-PCR.</a> PLoS ONE. 8 (4), (2013).</li>
</ol>

Non capiamo completamente esatto meccanismo fisico dietro il rapporto tra la tensione applicata e volume di iniezione osservato nei nostri esperimenti. Gli interessi del laboratorio e le rispettive aree di competenza non sono particolarmente adatti per perseguire questa domanda persistente. Incoraggiamo quelli con più fisica e acume di ingegneria per esplorare questo fenomeno.

Il rapporto tra volume di iniezione e la tensione applicata dipende da molti fattori tra cui le dimensioni del dispositivo, la lunghezza del tubo che trasporta il fluido picoinjection al dispositivo, molarità di fluido picoinjection, e la velocità delle gocce che passano essi iniettore. Per questo motivo si consiglia che il rapporto volume / Tensione essere caratterizzato prima di ogni corsa di picoinjection misurando volumi di iniezione ai bordi dei campi di lavoro di tensione e molarità. Inoltre, a tensioni superiori ...

In microfluidica basata gocciolina-, micron scala goccioline acquose sono usati come &quot;provette&quot; per reazioni biologiche. Il vantaggio di eseguire reazioni nelle minuscole goccioline è che ogni goccia utilizza solo qualche pl di reagente e, con microfluidica, le gocce può essere formato e trattati a tassi kilohertz 1. La combinazione di queste proprietà consentono milioni di reazioni con cellule singole, molecole di acido nucleico, o composti da eseguire in pochi minuti con pl di materiale totale. Per utilizzare gocce per applicazioni come queste, sono necessarie tecniche per l&#39;aggiunta di volumi controllati di reagenti per le gocce; tali operazioni sono analoghi a pipettare nelle provette. Un metodo per risolvere questo problema consiste electrocoalescence, in cui una goccia di reagente è fusa con la goccia di destinazione applicando un campo elettrico. Il campo elettrico interrompe la disposizione delle molecole di tensioattivo sulle interfacce delle gocce, inducing una instabilità a film sottile e innescando coalescenza in emulsioni che sono altrimenti stabili 2. Fusione elettricamente indotta viene sfruttata anche nel design del picoinjector, un dispositivo che inietta reagenti in gocce mentre fluiscono passato un canale in pressione 3. Per applicare il campo elettrico, dispositivi picoinjector utilizzano elettrodi metallici, ma l&#39;integrazione di elettrodi metallici in chip microfluidici è spesso un processo complesso e soggetto ad errori come i fili liquido-saldatura sono facilmente compromesse da bolle d&#39;aria o polvere e altri detriti nel canale , così come fratture da stress o di flessione durante l&#39;installazione del dispositivo. Presentiamo qui un metodo per eseguire picoinjection senza l&#39;uso di elettrodi metallici, rendendo la fabbricazione più semplice e più robusto. Per attivare picoinjection, noi invece utilizziamo il fluido di iniezione stesso come un elettrodo, poiché la maggior parte reagenti biologici contengono elettroliti disciolti e sono conduttivi. Aggiungiamo anche un &quot;Faraday Moat &quot;per schermare regioni sensibili del dispositivo e di agire come un terreno universale (Figura 1). Il fossato isola elettricamente le goccioline a monte del sito picoinjection fornendo un terreno, impedendo volute gocciolina fusione. Un ulteriore vantaggio della nostra tecnica è che l&#39; volume iniettato nelle gocce dipende dalla grandezza della tensione applicata, consente di essere regolato sintonizzando il segnale applicato. Noi costruiamo i nostri dispositivi in poli (dimetilsiloxano) (PDMS), utilizzando tecniche di fotolitografia morbide 4,5. Il nostro approccio è compatibile con i dispositivi fabbricati in altri materiali, come resine, plastiche e resine epossidiche. I canali hanno altezze e larghezze di 30 micron, che sono ottimali per lavorare con goccioline 50 micron di diametro (65 pl). Introduciamo reagenti tramite tubazione in polietilene (diametro interno / esterno 0.3/1.09 mm) inserito nelle porte create durante la fabbricazione di dispositivi con 0,50 millimetri punzoni di biopsia, simili ai metodi described in precedenza 5. La composizione esatta del fluido di iniezione dipende dall&#39;applicazione specifica. Il fluido bisogno solo contiene elettroliti disciolti in concentrazioni sufficienti per produrre conduttività sufficiente per il segnale elettrico da trasmettere al picoinjector. In prove al banco, abbiamo trovato che le concentrazioni ioniche superiori a 10 mm dovrebbero essere sufficienti 6, se questo valore e conducibilità del fluido dipendono dalle dimensioni dei dispositivi specifici e ampiezza della tensione applicata.

<table><tbody><tr><td>Siringhe Luer-Lok&trade; da 1 ml BD</td><td>Medical</td><td>309628</td><td></td></tr><tr><td>LocTite Adesivo a polimerizzazione UV</td><td>Henkel</td><td>35241</td><td></td></tr><tr><td>Tubo PE-2</td><td>Scientific Commodities</td><td>BB31695-PE/2</td><td></td></tr><tr><td>Novec HFE-7500</td><td>3M</td><td>98-0212-2928-5</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S9888</td><td></td></tr><tr><td>Provette</td> <td>da centrifuga da 1,5 mlEppendorf</td><td>22363531</td><td></td></tr><tr><td>BD Falcon Tubo da 15 ml</td><td>BD Biosciences</td><td>352097</td><td></td></tr><tr><td>Pompa di controllo della pressione dell'aria</td><td>Control Air Inc.</td><td></td><td>Ne consigliamo uno sotto il controllo del DAQ e del software di controllo</td></tr><tr><td>Pompe a siringa</td><td>New Era</td><td></td><td>Deve essere in grado di contenere siringhe da 1 ml e fluire a velocità fino a 100 &#956; l/hr</td></tr><tr><td>HV-amplfier</td><td></td><td></td><td>Deve essere in grado di amplificare 1.000x i segnali tra 0,01 e 10 V</td></tr><tr><td>Bonder/pulitore al plasma</td><td>Harrick Plasma</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3" wafer di silicio</td><td>Sigma Aldrich</td><td>647535</td><td></td></tr><tr><td>PDMS</td><td>Dow Corning</td><td></td><td>Sylgard 184 con agente indurente dovrebbe essere incluso</td></tr><tr><td>SU-8 fotoresist</td><td>MicroChem</td><td></td><td>La viscosità dipende dalle dimensioni del dispositivo</td></tr></tbody></table>

picoinjection di microfluidic gocce senza elettrodi in metallo

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

Metodi esistenti per picoinjecting reagenti in gocce microfluidica richiedono elettrodi metallici integrati nel chip microfluidica. L&#39;integrazione di questi elettrodi aggiunge passaggi ingombranti e soggetti a errori del processo di fabbricazione del dispositivo. Abbiamo sviluppato una tecnica che elimina le necessità di elettrodi metallici durante picoinjection. Invece, utilizza il fluido di iniezione stesso come un elettrodo, poiché la maggior parte reagenti biologici contengono elettroliti disciolti e sono conduttivi. Eliminando gli elettrodi, riduciamo dispositivo tempo di fabbricazione e la complessità, e rendere i dispositivi più robusti. Inoltre, con il nostro approccio, il volume di iniezione dipende dalla tensione applicata alla soluzione picoinjection; questo ci permette di regolare rapidamente il volume iniettato modulando la tensione applicata. Abbiamo dimostrato che la nostra tecnica è compatibile con i reagenti contenenti composti biologici comuni, tra tamponi, enzimi e acidi nucleici.

Immagini microscopiche portati al sito picoinjection mostra che l&#39;elettrificazione del fluido picoinjection è sufficiente a provocare l&#39;iniezione (Figura 2). Il volume iniettato può essere controllata modulando l&#39;ampiezza della tensione applicata, con tensioni superiori che consentono elevati volumi di iniezione. Noi tracciamo il volume di iniezione rispetto l&#39;ampiezza della tensione applicata per tre molarità rappresentativi di liquido iniettabile in (Figura 3). Per dim...

Abbiamo sviluppato una tecnica per picoinjecting gocce microfluidici che non richiedono elettrodi metallici. Come tale, dispositivi che incorporano la nostra tecnica sono più semplici da fabbricare e da usare.

Picoinjection di Microfluidic Gocce senza elettrodi in metallo

Existing methods for picoinjecting reagents into microfluidic drops require metal electrodes integrated into the microfluidic chip. The integration of ...

L'obiettivo generale di questa procedura è progettare, realizzare e utilizzare chip microfluidici in grado di iniettare con precisione e in modo controllato reagenti in goccioline di acqua in olio, un processo noto come iniezione pico. Questo risultato si ottiene innanzitutto progettando un dispositivo con un canale per l'emulsione che si restringe fino a un diametro inferiore a quello delle goccioline sferiche, posizionandole in modo uniforme all'interno di un olio inerte di trasporto. Come secondo passaggio, le goccioline di acqua e di olio vengono introdotte nel dispositivo e convogliate al sito di iniezione.Un canale perpendicolare contenente i reagenti da iniettare. Successivamente, viene applicata una tensione elevata al fluido di iniezione mentre le gocce passano dal sito di iniezione, al fine di far fondere le gocce con il fluido di iniezione. I risultati ottenuti mostrano che, regolando l'ampiezza della tensione applicata, il volume del reagente iniettato può essere controllato con precisione a risoluzioni di picolitri. Questa tecnica è nata dalla necessità di semplificare la fabbricazione dei nostri dispositivi, eliminando la necessità di elettrodi metallici.I vantaggi rispetto alle tecniche esistenti, come la facilità e la semplicità nella progettazione, realizzazione e utilizzo del dispositivo, sono notevoli. Gli elettrodi metallici utilizzati nei metodi precedenti sono soggetti a rottura e sensibili a polvere e detriti nei canali durante la fabbricazione. Eliminando gli elettrodi, abbiamo reso i nostri dispositivi più robusti e migliorato l'efficienza della fabbricazione. Il primo passo consiste nel progettare un chip microfluidico in base alle esigenze dell'esperimento.Utilizzare un software di progettazione assistita da computer per poter sfruttare successivamente tecniche di fotolitografia. Questa progettazione del chip presenta canali per emulsioni più piccoli delle goccioline sferiche da utilizzare, consentendo una pico-iniezione più efficace. Il sito di pico-iniezione si basa su un design reperibile in letteratura, dal quale sono stati rimossi gli elettrodi metallici.Canali aggiuntivi fungono da fossa di Faraday per schermare le gocce a monte dal campo elettrico. Una volta completata la progettazione, utilizzare tecniche di litografia con fotopolimeri morbidi per fabbricare i dispositivi, quindi incollarli su un vetrino per microscopio in vetro con il dispositivo pronto all'uso. Preparare una pompa di controllo della pressione dell'aria per pressurizzare un serbatoio contenente fluido.Eseguire questa operazione modificando l'uscita della pompa in modo che l'aria pressurizzata fuoriesca attraverso un tratto di tubo in polietilene con un diametro interno di 2,7 millimetri. Terminare il tubo collegandolo sull'attacco posteriore della punta di una siringa. Dopo aver sigillato lo spazio tra la siringa e il tubo con resina epossidica, fissare un ago di calibro 27,5 utilizzando reagenti appropriati all'esperimento.Preparare un'emulsione uniforme di goccioline acquose sospese in olio vettore. Caricare l'emulsione in una siringa da un millilitro dotata di un ago da 27,5 gauge. Quindi fissare la siringa a una pompa per siringhe e orientarla con l'ago rivolto verso l'alto.Il passo successivo consiste nel preparare i reagenti da introdurre nel dispositivo microfluidico e nei relativi serbatoi. Utilizzare un tubo da centrifuga da 15 millilitri con tappo. Con una punta da biopsia o un altro strumento adeguato, praticare tre fori di 0,5 millimetri nel tappo.Preparare un elettrodo di filo metallico con un diametro di 0,5 millimetri e una lunghezza di alcuni centimetri superiore a quella della provetta per centrifuga. Inserire questo elettrodo in uno dei fori del tappo. Assicurarsi che raggiunga il fondo della provetta e sporga di alcuni centimetri oltre la parte superiore.Successivamente, preparare un tratto di tubo in polietilene lungo circa 20 centimetri. Inserire questo in un secondo foro. Anche in questo caso, deve raggiungere il fondo del tubo nel foro rimanente.Infilare circa 2,5 centimetri di tubo in polietilene. Questo tubo sarà posizionato al di sopra del livello del liquido. Applicare un epossidico indurente ai raggi UV per sigillare le fessure sulla parte superiore del cappuccio.Al termine della polimerizzazione, riempire il tubo con il fluido desiderato per l'iniezione pico, in questo caso cloruro di sodio 100 millimolare, e avvitare il cappuccio. Collegare l'uscita della pompa di controllo della pressione dell'aria al tratto più corto di tubo presente nel cappuccio. Inserendo l'ago nella luz, l'ago dovrebbe adattarsi perfettamente.Posizionare il tubo del centrifuga nel suo supporto. Procedere riempiendo una siringa da un millilitro con cloruro di sodio uno molare. Per fungere da liquido per il fossato di Faraday, collegare un ago da 27,5 gauge e fissare la siringa su una pompa per siringhe.Riempire un'altra siringa da un millilitro con olio distanziatore inerte. Collegare un ago da 27,5 gauge e fissarlo a una pompa per siringhe. A questo punto, è possibile effettuare i collegamenti al chip microfluidico.Per prima cosa, assicurarsi che il chip sia fissato su una superficie piana. Successivamente, portare l'estremità aperta del tubo lungo contenente il fluido di iniezione fino al chip. Collegare questo tubo al porto di ingresso del fluido di iniezione pico sul chip microfluidico.Quindi collegare un tubo in polietilene alla siringa contenente cloruro di sodio ed estenderlo fino al chip. Collegarlo alla porta di ingresso per il fossato di Faraday. Inoltre, utilizzare un tubo per collegare la siringa contenente l'olio veicolante alla relativa porta di ingresso sul dispositivo.Terminare un tubo proveniente dalla porta di uscita dell'emulsione in un contenitore di raccolta. Infine, utilizzare dei tubi per collegare la porta di uscita della vasca di Faraday a un contenitore isolato elettricamente non conduttivo. Alla fine, il chip microfluidico appare in questo modo.Ora prendere un filo dalla massa di un amplificatore ad alta tensione ed estenderlo fino all'ago della siringa contenente cloruro di sodio. Utilizzare una clip a coccodrillo per fissare il filo all'ago. Estendere un altro filo dall'uscita ad alta tensione dell'amplificatore all'elettrodo immerso nel fluido di iniezione pico.Utilizzare un morsetto a coccodrillo per effettuare il collegamento come ingresso all'amplificatore. Utilizzare l'uscita del computer di un generatore di forme d'onda controllato da software. Iniziare l'infusione nel sistema introducendo il fluido Faraday di cloruro di sodio uno molare nel dispositivo a 100 microlitri all'ora.In seguito, avviare il flusso della soluzione madre, dell'emulsione e dell'olio veicolante in modo che le goccioline attraversino il pico iniettore a intervalli regolari, separati da un tratto di olio veicolante. Regolare la pressione applicata al liquido di pico iniezione in modo che il liquido sporga dall'orifizio di pico iniezione nel canale delle goccioline, senza staccarsi e formare gocce proprie. Utilizzare il generatore di forme d'onda per produrre un segnale in corrente alternata di 10 chilohertz con un'ampiezza compresa tra 0 e 10 volt, da amplificare mille volte mediante l'amplificatore ad alta tensione.Per ottenere l'iniezione pico, applicare questo segnale alle goccioline mentre passano attraverso l'orifizio di iniezione e utilizzare l'ampiezza come parametro. Questo filmato mostra l'iniezione selettiva delle goccioline in base alla presenza di un colorante fluorescente.In questo caso, 200 gocce al secondo sono passate attraverso l'iniettore, ma velocità fino a 10.000 al secondo sono possibili con un adeguato meccanismo di rilevamento delle gocce. Questi dati mostrano la frazione di volume iniettato in funzione della tensione applicata per diversi fluidi iniettati di diversa molarità. Si ritiene che tensioni più elevate causino un'inizio anticipato della coalescenza, portando a durate e volumi di iniezione maggiori.Questa mappa termica bidimensionale mostra la relazione tra la molarità della soluzione ionica e la tensione necessaria per ottenere volumi di iniezione. Le soluzioni a molarità più bassa richiedono tensioni più elevate poiché riducono più facilmente il campo elettrico nel sito di iniezione. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come progettare e realizzare rapidamente e in modo robusto dispositivi microfluidici che consentano l'iniezione precisa e controllabile di reagenti nelle tue gocce.Ricordare che lavorare con alta tensione può essere estremamente pericoloso; è sempre necessario adottare precauzioni come un corretto collegamento a terra, l'uso di dispositivi di protezione individuale e sistemi di sicurezza integrati.

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Un nuovo sistema di microfluidica è stato sviluppato utilizzando il fenomeno del pompaggio passiva e di un controllo utente del sistema di consegna del fluido. Questo sistema di microfluidica ha il potenziale per essere utilizzato in una vasta gamma di applicazioni biologiche dato il suo basso costo, facilità d'uso, precisione volumetrica, alta velocità, ripetibilità e automazione.

Alta velocità Droplet basato Delivery System per pompaggio passiva in dispositivi microfluidici

Fonte: Vanegas, M. I., et al. Sistema di microiniezione per l'infusione combinata di farmaci ed elettrofisiologia. J. Vis. Exp. (2019)Questo video mostra un dispositivo microfluidico basato su microelettrodi che eroga una soluzione farmacologica attraverso un tubo capillare, utilizzando una soluzione marcatore a base di olio per un monitoraggio preciso del volume e consentendo la registrazione neurale simultanea e l'infusione di farmaci.

Sistema di microiniezione a base microfluidica per l'infusione combinata di farmaci ed elettrofisiologia

Viene descritto il protocollo per la fabbricazione e il funzionamento dei dispositivi di deumidificazione sul campo (Field-DW), così come gli studi preliminari sugli effetti dei campi elettrici sul contenuto delle goccioline.

Approfittando di ridotta interazione Droplet-superficie per ottimizzare il trasporto di Bioanalytes in microfluidica digitale

Vi presentiamo un sistema di introduzione del campione goccia discreto per accoppiamento induttivo spettrometria di massa di plasma (ICPMS). Si basa su un chip microfluidico economico e getta che genera goccioline altamente monodisperse in una gamma di dimensioni di 40-60 micron a frequenze da 90 a 7.000 Hz.

Un chip microfluidico per ICPMS introduzione del campione

Presentiamo un metodo per controllare l'energia interfacciale di un metallo liquido in un elettrolita tramite la deposizione elettrochimica (o rimozione) di uno strato di ossido superficiale. Questo semplice metodo può controllare il comportamento capillare dei metalli liquidi a base di gallio regolando l'energia interfacciale in modo rapido, significativo e reversibile utilizzando tensioni modeste.

Un metodo per manipolare Tensione superficiale di un metallo liquido tramite ossidazione superficiale e riduzione

Abbiamo dimostrato una piattaforma microfluidica con una rete elettrodo superficie integrato che combina rilevamento di impulsi resistivo (RPS) con code division multiple access (CDMA), per multiplare rilevazione e dimensionamento delle particelle a più canali microfluidici.

Piattaforma microfluidica con multiplex di rilevamento elettronico per spaziale monitoraggio di particelle

Vi presentiamo un sistema di microinierode progettato per l'elettrofisiologia e la somministrazione assistita di sonde sperimentali (ad esempio, nanosensori, microelettrodi), con infusione di farmaci opzionali. I componenti microfluidici ampiamente disponibili sono accoppiati a una cannula contenente la sonda. È incluso un protocollo passo-passo per la costruzione di microinierode, con risultati durante l'infusione di muscimolo nella corteccia macaca.

Sistema di microinietatra per l'infusione combinata di farmaci e l'elettrofisiologia

Descriviamo un kit educativo che consente agli utenti di eseguire più esperimenti e acquisire un'esperienza pratica sulla microfluidica digitale.

Un kit versatile basato sull'attuazione digitale delle goccioline microfluidici per l'educazione scientifica

Qui viene presentato un protocollo per la produzione di dispositivi microfluidici a base di vetro utilizzati per generare emulsioni altamente monodisperse con dimensioni di goccia controllate.

Dispositivi a base di vetro per generare gocce ed emulsioni

Qui viene presentata la fabbricazione di un dispositivo a doppio strato basato su polidimetilsilossano (PDMS) per la produzione di librerie combinatorie in emulsioni acqua-in-olio (tappi). L'hardware e il software necessari per automatizzare la produzione di tappi sono dettagliati nel protocollo e viene dimostrata anche la produzione di una libreria quantitativa di tappi fluorescenti.

Dispositivo microfluidico a doppio strato per la produzione di tappi combinatori

Il protocollo descrive una piattaforma microfluidica avanzata per misurare quantitativamente le dinamiche di secrezione di citochine di singole cellule mononucleate del sangue periferico umano. La piattaforma misura fino a tre citochine in parallelo (IL-6, TNFα e IL-1β) per ogni singola cellula stimolata con lipopolisaccaride come esempio.

Approccio microfluidico per risolvere la secrezione simultanea e sequenziale di citochine di singole cellule polifunzionali 

Impara la tecnica di picoiniezione in gocce microfluidiche senza elettrodi metallici per semplificare la fabbricazione dei dispositivi. Questo metodo consente un controllo preciso del volume dei reagenti iniettati a risoluzioni picolitriche.

Picoinjection di Microfluidic Gocce senza elettrodi in metallo

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