Centrifuga dispositivo a microfluidi capillare a base per la Formazione Size-controllabile di Monodisperse microgocce

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di generare microgoccioline monodisperse di acqua e olio per studi biologici utilizzando un dispositivo microfluidico co-fluidico centrifugo assiale-simmetrico a base capillare. Questo metodo può aiutare a produrre microgoccioline monodisperse per il campo biochimico per far progredire lo studio del lavoro di sintesi, PCR a singola molecola, singola incapsulazione e la semplice modellazione di cellule viventi. I principali vantaggi di questa tecnica sono che è facile e regolabile.

Richiede meno di un microlitro di soluzione campione e può produrre microgoccioline monodisperse della dimensione richiesta. A dimostrare la procedura sarà Morita, una postdoc del mio laboratorio. L'assemblaggio microfluidico basato su capillari inizia con la preparazione del supporto capillare.

Inizia con la fresatura di quattro dischi da lastre di plastica poliacetile spesse due millimetri utilizzando una fresatrice. I dischi vengono utilizzati per formare una colonna sostenuta da aste e viti. Utilizzando le viti M.2, assemblare le piastre.

Per prima cosa, dai dischi uno e due, assemblare il fondo del supporto. Quindi, accorciare le viti tagliandole nelle sezioni filettate. Collegare tre dei quattro fori per fissare i due dischi creando una pila di 0,9 centimetri.

Allo stesso modo, assemblare la parte superiore del supporto dai dischi tre e quattro. Utilizzare due dei fori in ciascuna piastra per collegare le piastre. Fai la pila alta 0,7 centimetri.

Ora, usa una vite lunga per unire i due fori vuoti nella parte superiore del supporto con i due fori vuoti nella parte inferiore del supporto. La vite lunga dovrebbe mettere uno spazio tra i supporti di circa due o tre millimetri e la testa della vite dovrebbe sporgere dal supporto completato di circa 2,2 centimetri. Ogni esperimento utilizza una nuova serie di capillari fabbricati da due capillari.

Da un capillare di 90 millimetri, realizzare due capillari interni utilizzando un tagliavetro. Crea due sezioni di uguali dimensioni. Da un capillare di 150 millimetri, realizzare tre sezioni di capillare interno.

Quindi, utilizzando un estrattore per vetro, affilare ogni sezione capillare. Impostare il peso dell'estrattore al massimo e impostare il livello di calore a 60-70 gradi per il capillare esterno o 70-80 per il capillare interno. Quindi, affilare con cura il vetro.

Mantenere la lunghezza delle parti ristrette dei capillari entro i limiti consigliati. Se la lunghezza delle punte è troppo lunga o corta, regolare l'elemento riscaldante fino a raggiungere la lunghezza corretta. Ora, preparati a tagliare le punte.

Innanzitutto, utilizzare del nastro adesivo trasparente per fissare un capillare a un tavolino da microscopio. Sporge la punta sotto l'obiettivo. In secondo luogo, utilizzando un filo di platino ricoperto da perle di vetro, tagliare la punta in tre passaggi.

Per prima cosa, metti il capillare dove dovrebbe verificarsi la rottura a contatto con una perlina fredda. In secondo luogo, riscalda il filo per uno o due secondi. Quindi, terzo, tagliare la punta raffreddando il filo di platino.

Questa operazione deve essere eseguita utilizzando un comando a pedale per riscaldare il filo. Ora, utilizzando una microforgia, regolare i diametri degli orifizi capillari. Per i due capillari esterni in vetro, fare i loro orifizi di 60 micron.

Per i tre capillari interni si formano orifizi con diametri di cinque, 10 e 20 micron. Per generare le microgoccioline, riempire prima un capillare esterno di vetro con un tensioattivo contenente olio come l'esadecano contenente il 2% di sorbitina monooleato in peso. Caricare 10 microlitri di soluzione nel capillare.

Quindi, fissare il copillare caricato alla parte inferiore del supporto. Successivamente, utilizzando l'azione capillare, caricare circa 0,1 microlitri di soluzione acquosa in un capillare interno di vetro. Posizionare il capillare interno caricato nella parte superiore del supporto.

Ora, inserire il capillare interno attraverso il supporto e nel capillare esterno. Osservando la punta al microscopio, ruotare la vite lunga del supporto per avanzare lentamente e con attenzione nel capillare interno nel capillare esterno. Far avanzare il capillare interno fino al punto in cui il diametro del capillare esterno è compreso tra 100 e 150 micron.

Ora, introduci 100 microlitri dello stesso olio con tensioattivo sul fondo di una microprovetta da 1,5 millilitri. Questo servirà come provetta di raccolta microdoplet. Posizionare con cura il supporto e i capillari nella microprovetta caricata.

Assicurarsi che il capillare esterno non sia a contatto con la soluzione nel microtubo. Quindi, caricare la provetta in una centrifuga da tavolo a sbalzo. Per generare le microgoccioline, far funzionare la centrifuga a 1.600 volte la gravità per uno o due secondi.

Quindi, rimuovere i capillari e il supporto dal tubo e prelevare un'aliquota delle microgoccioline acqua-olio raccolte nel tubo. Espellere le microgoccioline su un vetrino e visualizzarle per l'analisi. Utilizzando questo protocollo, varie microgoccioline acqua-olio sono state realizzate con esadecano contenente il 2% di sorbitina monooleato.

Le goccioline realizzate utilizzando una pipetta interna con un diametro dell'orifizio di cinque micron sono state misurate con un diametro medio di 8,3 micron. Le goccioline realizzate utilizzando una pipetta interna con un diametro dell'orifizio di 10 micron sono state misurate con un diametro medio di 12,7 micron. Le goccioline realizzate utilizzando una pipetta interna con un orifizio da 20 micron avevano un diametro di circa 17,9 micron.

Pertanto, questo metodo produce microgoccioline monodisperse che hanno un diametro vicino alle dimensioni dell'orifizio capillare interno. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come produrre e controllare le dimensioni di microgoccioline di acqua e olio monodisperse per esperimenti chimici quantitativi. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in 5-10 minuti, se eseguita correttamente.