Name: Creazione di Sub-50 Nm nanofluidic giunzioni in PDMS Microfluidic Chip tramite processo di auto-assemblaggio di particelle colloidale (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-03-13T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 13 s
Description: Scopri la tecnica di auto-assemblaggio di nanoparticelle di silice colloidale per creare giunzioni nanofluidiche in chip microfluidici PDMS. Questo metodo consente la concentrazione elettrocinetica di campioni di DNA e proteine con membrane selettive per cationi.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Questo lavoro è stato sostenuto da NIH R21 EB008177-01A2 e New York University di Abu Dhabi (NYUAD) Fund Research Enhancement 2013. Esprimiamo il nostro ringraziamento al personale tecnico del MIT MTL per il loro supporto durante la microfabbricazione e James Weston e Nikolas Giakoumidis di NYUAD per la loro supporto a scattare foto al SEM e la costruzione di un partitore di tensione, rispettivamente. La fabbricazione di dispositivi di PDMS è stato condotto nella struttura di base microfabbricazione di NYUAD. Infine, vorremmo ringraziare Rebecca Pittam dal NYUAD Centro per la borsa di studio digitale per riprese e montaggio video.

1. Preparazione del cordone Sospensioni silice colloidale <ol><li> Preparazione di 300 nm e 500 nm silice sospensioni tallone <ol><li> Vortex la sospensione di silice tallone stock (10% w / v in acqua) per 30 sec. per ottenere una sospensione omogenea. Pipettare un totale di 600 microlitri sospensione madre in una provetta da 1,5 ml e centrifugare a 2.600 xg per 1 min. </li><li> Sostituire il surnatante con 400 microlitri di tampone 1 mM sodio fosfato (PB, pH 7,0). </li><li> Sospendere le perline di silice in una concentrazione finale del 15% in 1 mM soluzione di fosfato di sodio a pH 7,0 mediante vortex. </li></ol></li><li> Superficie funzionalizzare perline carbossilici silice 500 nm con poli (allilamina cloridrato, PAH), e con poli polielettroliti (sodio stirene solfonato, PSS) <ol><li> Sospendere 0,1 g di 500 perline di silice nm con gruppo carbossilico con 10 ml 1 M NaCl (pH 7,0) per 1% (w / v) sferette. </li><li> Preparare 0,4% PAH (MW 65K) in 1 M NaCl sciogliendo 300 ml di soluzione madre (20% w / v in acqua) in 15 ml di 1 M NaCl. Preparare 0,9% PSS (MW 70K) in soluzione 1 M NaCl sciogliendo 0,18 g PSS in 20 ml di soluzione 1 M NaCl. Vortex sia soluzioni per 1 min. per sciogliere completamente i polielettroliti. </li><li> Aggiungere 200 ml di soluzione di IPA a 9,8 ml di 1% sfere carbossilici silice in una provetta da 15 ml per depositare uno strato di polielettrolita carica positiva su perline di silice con carbossile gruppo funzionale. Agitare la sospensione di sferette per 1 min. e incubare su un rotatore tubo per 60 min. a RT. </li><li> Centrifugare la sospensione di sferette a 1801 xg per 1 min. e lavare i non legate PAH cinque volte con acqua deionizzata 10 ml. Dopo ogni centrifuga e la rimozione del supernatante, le perle sono state densamente sul fondo della provetta. Interrompere il ciuffo tallone pipettando vigorosa con 2 ml di acqua deionizzata prima di aggiungere 8 ml di acqua deionizzata in modo che le perle possono essere ri-sospesi e lavato via prima della fase successiva centrifugazione. </li><li> Seguirela procedura descritta in 1.2.3 e 1.2.4 per la verniciatura PSS di depositare uno strato di carica negativa sulle perle. Risospendere le sfere in 9,8 ml di 1 M NaCl prima della deposizione di PSS dopo aver rimosso il surnatante acqua deionizzata dalla fase di lavaggio 5 ° di 1.2.4. <ol><li> Utilizzare la stessa fase di pipettaggio vigoroso con 2 ml di 1 M NaCl per rompere il ciuffo tallone sul fondo della provetta 15 ml e aggiungere 8 ml di 1 M NaCl. Aggiungere 200 ml di soluzione PSS a 9,8 ml delle perline di silice depositati con un singolo strato di IPA. Dopo vortex per 1 min. e incubazione per 60 min. sul rotatore tubo, ripetere 5 fasi di lavaggio con acqua deionizzata. </li><li> Misurare il potenziale zeta delle perline prima e dopo ogni rivestimento polielettrolita utilizzando un sistema di dispersione della luce dinamica secondo il protocollo del produttore per verificare la procedura di deposizione polielettrolita è stata eseguita correttamente (vedi Tabella 1). </li></ol></li><li> Ripetere cinque fasi di lavaggio con acqua deionizzata seguenti strato singolo PSSdeposizione e risospendere le sfere in 650 ml di 1 mM tampone fosfato di sodio con 0,05% Tween 20 (15% w / v) prima dell&#39;uso nel dispositivo microfluidico per migliorare la sua scorrevolezza. </li></ol></li><li> Seguire la procedura sopra descritta da 1.2.5 a 1.2.6 per 500 perle nm silice con ammina gruppo funzionale per depositare un singolo strato di PSS. </li></ol> 2. Realizzazione della PDMS Microfluidic Chip <ol><li> Microfabbricazione del maestro di silicio <ol><li> Realizzare il maestro di silicio per lo stampaggio PDMS utilizzando tecniche di microfabbricazione come segue. <ol><li> cappotto Spin un sottile fotosensibile 1 micron a 4.000 giri su un wafer di silicio. Modello il livello utilizzando la litografia di proiezione (tempo di esposizione 170 msec.) E 700 Nm incidere nanocanali planari profonde e 2 micron di larghezza (in qualità di nanotraps per le perline di silice) con ioni reattivi. </li><li> Utilizzare i seguenti parametri di incisione per ottenere una velocità di attacco di 3,5 nm / s: CHF 3 (45 sccm), CF 4 (15 SCCM), Ar (100 SCCM), pressione 100 mTorr, potenza RF 200 W. </li></ol></li><li> cappotto Spin il secondo spesso strato di resina fotosensibile 1 micron a 2.000 giri ed eseguire un allineamento alle nanotraps precedenza fantasia. Motivo microcanali tramite contatto litografia e da una profonda incisione ioni reattivi (DRIE) di silicio. Utilizzare la DRIE parametri 26 nella tabella 2. </li></ol></li><li> Fabbricazione di stampo PDMS <ol><li> Silanizzare il maestro silicio con triclorosilano (50 ml) in un vaso vuoto O / N. ATTENZIONE: Tricholorosilane è un materiale tossico e corrosivo. Usare sempre in una cappa chimica con un equipaggiamento di protezione personale. </li><li> Miscelare la base per il catalizzatore nel rapporto 10: 1 e fuso PDMS sul master silicio silanizzato e curare a 70 ° C per 2 ore in un forno a convezione. </li><li> Rimuovere la lastra PDMS dal master silicio con un coltello e plasma legame su un wafer vuoto utilizzando un detergente plasmatica dopo una pltrattamento asma in un pulitore plasma per 1 min. Attaccare i nastri lungo il bordo per segnare una linea di partizione per i seguenti PDMS colata passo. </li><li> Silanizzare lo stampo PDMS in un barattolo vuoto con triclorosilano (50 ml) O / N. </li><li> PDMS Cast (base: catalizzatore in rapporto 10: 1) sullo stampo PDMS silanizzata e curare a 70 ° C per 2 ore in un forno a convezione. </li></ol></li><li> Fabbricazione del dispositivo PDMS <ol><li> Rimuovere la lastra PDMS curato dallo stampo PDMS lungo la linea divisoria contrassegnato con il nastro. </li><li> fori serbatoio punzone con 1,5 millimetri biopsia, pulito, con un nastro, lavare con alcool isopropilico (IPA) e asciugare con azoto. </li><li> legame Plasma il dispositivo PDMS su un x 75 mm vetrino da microscopio a 25 mm dopo un trattamento al plasma e un detersivo plasma per 1 min. </li></ol></li><li> Ultrasonicate la sospensione di sferette per 60 min. in un bagno ad ultrasuoni prima del riempimento. Pipetta una sospensione tallone 10 ml (300 nm di silice non-funzionalizzato essereannunci o 500 perline carbossilici nm silice con strati PAH-PSS, o 500 nm silice perline amminici con uno strato PSS) nelle insenature 4 e 6 ciascuno (vedi Figura 1 A, B) immediatamente dopo l&#39;incollaggio plasma della piastrina PDMS a un substrato di vetro. Toccare delicatamente sul chip PDMS con un puntale per migliorare l&#39;imballaggio tallone. <ol><li> Dopo aver riempito i canali di distribuzione di perline, coprire tutte le prese ad eccezione di 1 e 9 con del nastro adesivo. Far asciugare il dispositivo per 3 ore e conservare a + 4 ° C prima dell&#39;uso. Figura 2 fornisce uno schema passo-passo del processo di auto-assemblaggio colloidale. </li></ol></li></ol> 3. Esperimento per electrokinetic Concentrazione di DNA <ol><li> Riempire i serbatoi 3, 7 con una soluzione tampone (10 microlitri di 1 mM PB) e serbatoio 5 con un campione di DNA (10 ml di 10 nM in 1 mM PB) e applicare una leggera pressione negativa con un puntale capovolta su serbatoi 2 , 8 e 10 per riempire i canali con le soluzioni senza bolle (vedi <strong&gt; Figura 1B). </li><li> Aggiungere 10 ml di 1 mM PB di serbatoi 2 e 8 e 10 ml di 10 nM DNA al serbatoio 10 per equilibrare la pressione ed attendere 5 min. per raggiungere l&#39;equilibrio. </li><li> Inserire i fili Pt in serbatoi 3, 5, 7, 10. </li><li> Applicare tensione attraverso la giunzione nanofluidic utilizzando un partitore di tensione collegato ad un misuratore di sorgente e fili Pt. applicare First 30 V su serbatoi 5, 10 e GND serbatoi 3, 7. </li><li> Diminuire la tensione di 25 V sul serbatoio 10 dopo ~ 30 sec. </li><li> Utilizzare un otturatore meccanico con apertura periodica ogni 5 s per minimizzare photobleaching del campione durante la registrazione dei segnali di fluorescenza del DNA. </li></ol>

<ol><li>Mawatari, K., Kazoe, Y., Shimizu, H., Pihosh, Y., Kitamori, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extended-Nanofluidics%3A+Fundamental+Technologies%2C+Unique+Liquid+Properties%2C+and+Application+in+Chemical+and+Bio+Analysis+Methods+and+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Extended-Nanofluidics: Fundamental Technologies, Unique Liquid Properties, and Application in Chemical and Bio Analysis Methods and Devices.</a> Anal Chem. 86, 4068-4077 (2014).</li>
<li>Tsukahara, T., Mawatari, K., Kitamori, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+extended-nano+chemical+systems+on+a+chip%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Integrated extended-nano chemical systems on a chip.</a> Chem Soc Rev. 39, 1000-1013 (2010).</li>
<li>Mani, A., Zangle, T. A., Santiago, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+Propagation+of+Concentration+Polarization+from+Microchannel-Nanochannel+Interfaces+Part+I%3A+Analytical+Model+and+Characteristic+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">On the Propagation of Concentration Polarization from Microchannel-Nanochannel Interfaces Part I: Analytical Model and Characteristic Analysis.</a> Langmuir. 25, 3898-3908 (2009).</li>
<li>Aizel, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enrichment+of+nanoparticles+and+bacteria+using+electroless+and+manual+actuation+modes+of+a+bypass+nanofluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Enrichment of nanoparticles and bacteria using electroless and manual actuation modes of a bypass nanofluidic device.</a> Lab Chip. 13, 4476-4485 (2013).</li>
<li>Wang, Y. C., Stevens, A. L., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Million-fold+preconcentration+of+proteins+and+peptides+by+nanofluidic+filter%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Million-fold preconcentration of proteins and peptides by nanofluidic filter.</a> Anal Chem. 77, 4293-4299 (2005).</li>
<li>Karnik, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrostatic+control+of+ions+and+molecules+in+nanofluidic+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+letters%22%5BJournal%5D)">Electrostatic control of ions and molecules in nanofluidic transistors.</a> Nano letters. 5, 943-948 (2005).</li>
<li>Mao, P., Han, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+characterization+of+20+nm+planar+nanofluidic+channels+by+glass-glass+and+glass-silicon+bonding%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Fabrication and characterization of 20 nm planar nanofluidic channels by glass-glass and glass-silicon bonding.</a> Lab Chip. 5, 837-844 (2005).</li>
<li>Mao, P., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massively-parallel+ultra-high-aspect-ratio+nanochannels+as+mesoporous+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Massively-parallel ultra-high-aspect-ratio nanochannels as mesoporous membranes.</a> Lab Chip. 9, 586-591 (2009).</li>
<li>Balducci, A., Mao, P., Han, J. Y., Doyle, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double-stranded+DNA+diffusion+in+slitlike+nanochannels%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Double-stranded DNA diffusion in slitlike nanochannels.</a> Macromolecules. 39, 6273-6281 (2006).</li>
<li>Yamada, M., Mao, P., Fu, J. P., Han, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+Quantification+of+Disease-Marker+Proteins+Using+Continuous-Flow+Immunoseparation+in+a+Nanosieve+Fluidic+Device%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Rapid Quantification of Disease-Marker Proteins Using Continuous-Flow Immunoseparation in a Nanosieve Fluidic Device.</a> Anal Chem. 81, 7067-7074 (2009).</li>
<li>Huh, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tuneable+elastomeric+nanochannels+for+nanofluidic+manipulation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Tuneable elastomeric nanochannels for nanofluidic manipulation.</a> Nat Mater. 6, 424-428 (2007).</li>
<li>Chung, S., Lee, J. H., Moon, M. W., Han, J., Kamm, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-lithographic+wrinkle+nanochannels+for+protein+preconcentration%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Non-lithographic wrinkle nanochannels for protein preconcentration.</a> Adv Mater. 20, 3011-3016 (2008).</li>
<li>Park, S. M., Huh, Y. S., Craighead, H. G., Erickson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+for+nanofluidic+device+prototyping+using+elastomeric+collapse%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">A method for nanofluidic device prototyping using elastomeric collapse.</a> Proc Natl Acad Sci. 106, 15549-15554 (2009).</li>
<li>Zeng, Y., Harrison, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembled+colloidal+arrays+as+three-dimensional+nanofluidic+sieves+for+separation+of+biomolecules+on+microchips%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Self-assembled colloidal arrays as three-dimensional nanofluidic sieves for separation of biomolecules on microchips.</a> Anal Chem. 79, 2289-2295 (2007).</li>
<li>Malekpourkoupaei, A., Kostiuk, L. W., Harrison, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Binary+Opal+Lattices+in+Microfluidic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Mat%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Binary Opal Lattices in Microfluidic Devices.</a> Chem Mat. 25, 3808-3815 (2013).</li>
<li>Merlin, A., Salmon, J. -B., Leng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic-assisted+growth+of+colloidal+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Microfluidic-assisted growth of colloidal crystals.</a> Soft Matter. 8, 3526-3537 (2012).</li>
<li>Schepelina, O., Zharov, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PNIPAAM-modified+nanoporous+colloidal+films+with+positive+and+negative+temperature+gating%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">PNIPAAM-modified nanoporous colloidal films with positive and negative temperature gating.</a> Langmuir. 23, 12704-12709 (2007).</li>
<li>Schepelina, O., Zharov, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%282-%28dimethylamino%29ethyl+methacrylate%29-Modified+Nanoporous+Colloidal+Films+with+pH+and+Ion+Response%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate)-Modified Nanoporous Colloidal Films with pH and Ion Response.</a> Langmuir. 24, 14188-14194 (2008).</li>
<li>Smith, J. J., Zharov, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+transport+in+sulfonated+nanoporous+colloidal+films%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Ion transport in sulfonated nanoporous colloidal films.</a> Langmuir. 24, 2650-2654 (2008).</li>
<li>Gaspar, A., Hernandez, L., Stevens, S., Gomez, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochromatography+in+microchips+packed+with+conventional+reversed-phase+silica+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Electrochromatography in microchips packed with conventional reversed-phase silica particles.</a> Electrophoresis. 29, 1638-1642 (2008).</li>
<li>Lee, S. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Fidelity+Optofluidic+On-Chip+Sensors+Using+Well-Defined+Gold+Nanowell+Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">High-Fidelity Optofluidic On-Chip Sensors Using Well-Defined Gold Nanowell Crystals.</a> Anal Chem. 83, 9174-9180 (2011).</li>
<li>Hu, Y. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interconnected+ordered+nanoporous+networks+of+colloidal+crystals+integrated+on+a+microfluidic+chip+for+highly+efficient+protein+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Interconnected ordered nanoporous networks of colloidal crystals integrated on a microfluidic chip for highly efficient protein concentration.</a> Electrophoresis. 32, 3424-3430 (2011).</li>
<li>Zhang, D. -W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfabrication-free+fused+silica+nanofluidic+interface+for+on+chip+electrokinetic+stacking+of+DNA%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Microfabrication-free fused silica nanofluidic interface for on chip electrokinetic stacking of DNA.</a> Microfluid Nanofluid. 14, 69-76 (2013).</li>
<li>Syed, A., Mangano, L., Mao, P., Han, J., Song, Y. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creating+sub-50+nm+nanofluidic+junctions+in+a+PDMS+microchip+via+self-assembly+process+of+colloidal+silica+beads+for+electrokinetic+concentration+of+biomolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Creating sub-50 nm nanofluidic junctions in a PDMS microchip via self-assembly process of colloidal silica beads for electrokinetic concentration of biomolecules.</a> Lab Chip. 14, 4455-4460 (2014).</li>
<li>Kim, S. J., Song, Y. A., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanofluidic+concentration+devices+for+biomolecules+utilizing+ion+concentration+polarization%3A+theory%2C+fabrication%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Soc+Rev%22%5BJournal%5D)">Nanofluidic concentration devices for biomolecules utilizing ion concentration polarization: theory, fabrication, and applications.</a> Chem Soc Rev. 39, 912-922 (2010).</li>
<li>Fu, J. P., Mao, P., Han, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous-flow+bioseparation+using+microfabricated+anisotropic+nanofluidic+sieving+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Continuous-flow bioseparation using microfabricated anisotropic nanofluidic sieving structures.</a> Nat Protoc. 4, 1681-1698 (2009).</li>
<li>Plecis, A., Nanteuil, C., Haghiri-Gosnet, A. M., Chen, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electropreconcentration+with+Charge-Selective+Nanochannels%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Electropreconcentration with Charge-Selective Nanochannels.</a> Anal Chem. 80, 9542-9550 (2008).</li>
<li>Ko, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanofluidic+preconcentration+device+in+a+straight+microchannel+using+ion+concentration+polarization%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Nanofluidic preconcentration device in a straight microchannel using ion concentration polarization.</a> Lab Chip. 12, 4472-4482 (2012).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Seguendo lo schema di progettazione dispositivo comune per studiare nanofluidica, abbiamo inventato un incrocio nanofluidic tra due canali microfluidica utilizzando l&#39;auto-assemblaggio di evaporazione-driven di nanoparticelle colloidali invece di litografia patterning una serie di nanocanali. Quando scorre le particelle colloidali nel canale consegna tallone, una matrice di nanotraps con una profondità di 700 nm e una larghezza di 2 micron su entrambi i lati del canale di recapito tallone con una larghezza totale di...

Nanofluidics è un settore emergente della ricerca di μ TAS (Micro Total Analysis Systems) per studiare i processi biologici o fenomeni di trasporto di ioni e molecole alla scala di lunghezza di 10 GENNAIO - 10 FEBBRAIO nm. Con l&#39;avvento degli strumenti nanofluidic quali nanocanali, processi di trasporto di molecole e ioni possono essere monitorati con una precisione senza precedenti e manipolati, se necessario, sfruttando le caratteristiche che sono disponibili solo in questa scala di lunghezza per la separazione e la rilevazione. 1,2 Uno dei queste caratteristiche nanoscala è un elevato rapporto tra superficie e massa di carica (o numero Dukhin) in nanocanali che può causare uno squilibrio di carica e avviare la polarizzazione concentrazione di ioni (ICP) tra il nanochannel e microcanali. 3 Una piattaforma dispositivo comune per lo studio dei fenomeni nanofluidic consiste in un sistema a due microcanali collegati da una serie di nanocanali come una giunzione. 4-6 </sup&gt; Il materiale di scelta per la costruzione di un dispositivo quale nanofluidic è il silicio causa della sua elevata rigidità che impedisce il canale di collassare durante i processi di incollaggio. 7 Tuttavia, dispositivo di silicio fabbricazione richiede maschere costose e notevoli quantità di elaborazione nella struttura camera sterile. 8- 10 Data la particolarità di fabbricazione di dispositivi per stampaggio e di legame al plasma, polidimetilsilossano (PDMS) è stata ampiamente accettata come materiale da costruzione per la microfluidica e sarebbe un materiale ideale per nanofluidica pure. Tuttavia, il modulo suo basso di Young intorno 360-870 KPa, rende il canale PDMS facilmente comprimibile durante l&#39;incollaggio al plasma. Il rapporto minimo aspetto del nanochannel (larghezza profondità) deve essere inferiore a 10: 1 che significa che la fabbricazione di dispositivi PDMS tramite fotolitografia principio diventerà estremamente difficile se la profondità nanochannel deve essere inferiore a 100 nm, che richiedono una larghezza di canale inferiore al limite di corrente di fotolitoografia a circa 1 micron. Per superare questo limite, ci sono stati tentativi di creare nanocanali in PDMS utilizzando metodi non litografiche come lo stretching di avviare le crepe con profondità media di 78 nm 11 o per formare le rughe dopo il trattamento al plasma. 12 Crollare un canale PDMS con pressione meccanica permesso un altezza nanochannel partire da 60 nm. 13 Anche se questi metodi non-litografici altamente inventive ammessi nanocanali costruzione di sotto di 100 nm in profondità, la controllabilità dimensionale della fabbricazione nanochannel pone ancora un ostacolo per una vasta accettazione di PDMS come materiale da costruzione per i dispositivi nanofluidic. Un altro problema critico delle nanocanali, sia in silicio o PDMS, è la funzionalizzazione superficiale nel caso vi è la necessità di modificare la carica superficiale sulla parete del canale per la manipolazione di ioni o molecole. Dopo il montaggio dispositivo tramite incollaggio, i nanocanali sono estremamente difficili daraggiungere per funzionalizzazione superficiale dovuto al trasporto a diffusione limitata. Per creare un canale nanoscala con alta fedeltà dimensionale e facile funzionalizzazione superficiale, il metodo di auto-assemblaggio di particelle colloidali indotte mediante evaporazione 14-16 in dispositivi microfluidici può essere uno degli approcci promettenti. Oltre la controllabilità della dimensione dei pori e proprietà di superficie, c&#39;è anche la possibilità di regolare la dimensione dei pori quando si utilizzano in-situ particelle colloidali rivestite polielettroliti controllando la temperatura, pH 17, 18,19 e forza ionica. 18 A causa di queste vantaggi, il metodo di auto-assemblaggio di particelle colloidali ha già trovato applicazioni per electrochromatography, 20 biosensori, concentrazione 21 proteine ​​22 e la separazione delle proteine ​​e DNA in microfluidica. 14,23 in questo studio abbiamo dispiegati questo metodo autoassemblaggio per costruire un dispositivo preconcentrazione electrokinetic inPDMS che richiede una giunzione tra due nanofluidic microcanali. 24 Il meccanismo fondamentale dietro la concentrazione electrokinetic si basa sulla polarizzazione concentrazione di ioni (ICP). 25 Una descrizione dettagliata di produzione e di assemblaggio passi è inclusa nella seguente protocollo.

<table><tbody><tr><td>Sale di sodio poli(acido stirensolfonico)</td><td>Polysciences&nbsp;</td><td>08772</td><td></td></tr><tr><td>Soluzione di poli(allilammina)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>479144-5G</td><td></td></tr><tr><td>Microsfera di silice - 300 nm</td><td>Polysciences&nbsp;</td><td>24321</td><td></td></tr><tr><td>Microsfera di silice - 500 nm</td><td>Polysciences&nbsp;</td><td>24323</td><td></td></tr><tr><td>Microsfera di silice carbossile funzionale - 500 nm</td><td>Polysciences&nbsp;</td><td>24753</td><td></td></tr><tr><td>Microsfera di silice ammina funzionale - 500 nm</td><td>Polysciences&nbsp;</td><td>24756</td><td></td></tr><tr><td>Sylgard 184 Kit elastomero siliconico</td><td>Dow Corning</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Trichlorosilane</td><td>Sigma Aldrich</td><td>175552</td><td></td></tr><tr><td>Pulitore ad ultrasuoni</td><td>Branson</td><td>3510</td><td></td></tr><tr><td>Rotatore di tubi...</td><td>VWR</td><td>10136-084</td><td></td></tr><tr><td>Miscelatore a vortice</td><td>WiseMix</td><td>VM-10</td><td></td></tr><tr><td>Microcentrifuga</td><td>VWR</td><td>Micro 1207</td><td></td></tr><tr><td>Pulitore al plasma</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-001-HP</td><td></td></tr><tr><td>Miscelatore PDMS</td><td>Thinky</td><td>ARE-250</td><td></td></tr><tr><td>Forno</td><td>Thermo Scientific</td><td>PR305220M</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio</td> <td>a epifluorescenzaNikon</td><td>Eclipse Ti CCD</td><td></td></tr><tr><td>Camera</td><td>Andor</td><td>Clara</td><td></td></tr><tr><td>Elettrodi in platino</td><td>Alfa Aesar</td><td>43014</td><td></td></tr><tr><td>Misuratore di sorgente</td><td>Keithley</td><td>2400</td><td></td></tr><tr><td>Multimetro digitale</td><td>Extech</td><td>410</td><td></td></tr><tr><td>Vetrini per microscopia</td><td>Thermo Scientific</td><td>2951-001</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Merck Millipore</td><td>822184</td><td></td></tr><tr><td>Cloruro di sodio</td><td>Fisher Scientific</td><td>7646-14-5</td><td></td></tr><tr><td>Fosfato di sodio monobasico</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71505</td><td></td></tr><tr><td>Fosfato di sodio bibasico</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S3264</td><td></td></tr><tr><td>DNA</td><td>IDT</td><td></td><td>CAA CCG ATG CCA CAT CAT TAG CTA C</td></tr><tr><td>B-Ficoeritrina</td><td>Life Technologies</td><td>P-800</td><td></td></tr><tr><td>Sistema di diffusione dinamica della luce per la misurazione del potenziale Zeta</td><td>Malvern</td><td>Zetasizer Nano S</td><td></td></tr><tr><td>Photoresist</td><td>Shipley</td><td>SPR700-1.0</td><td></td></tr><tr><td>Litografia a proiezione</td><td>Nikon</td><td>NSR2005i9</td><td></td></tr><tr><td>Incisore ionico reattivo</td><td>Materiali applicati</td><td>AME P5000</td><td></td></tr><tr><td>ICP incisore ionico reattivo profondo</td><td>STS</td><td>STS-6 "</td><td></td></tr><tr><td>Litografia a contatto</td><td>Visioni elettroniche</td><td>EV620</td><td></td></tr><tr><td>Photoresist Coater Developer</td><td>SSI</td><td>SSI 150</td><td></td></tr><tr><td>Profilatrice di superfici senza contatto</td><td>Wyko</td><td>NT 9800</td><td></td></tr></tbody></table>

creazione di sub-50 nm nanofluidic giunzioni in pdms microfluidic chip tramite processo di auto-assemblaggio di particelle colloidale

Creating Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions in PDMS Microfluidic Chip via Self-Assembly Process of Colloidal Particles

Polidimetilsilossano (PDMS) è il materiale da costruzione prevalente di rendere i dispositivi microfluidici per la sua facilità di stampaggio e di incollaggio e la sua trasparenza. A causa della morbidezza del materiale PDMS, tuttavia, è difficile da utilizzare per la costruzione di PDMS nanocanali. I canali tendono a collassare facilmente durante l&#39;incollaggio plasma. In questo articolo, presentiamo un metodo di auto-assemblaggio di evaporazione-driven di nanoparticelle silice colloidale per creare giunzioni nanofluidic con sub-50 nm pori tra due microcanali. La dimensione dei pori e la carica superficiale della giunzione nanofluidic è sintonizzabile semplicemente cambiando il colloidale di silice tallone dimensioni e la superficie funzionalizzazione esterno del dispositivo microfluidico assemblato in una fiala prima che il processo di auto-assemblaggio. Utilizzando l&#39;auto-assemblaggio di nanoparticelle con un formato del branello di 300 nm, 500 nm e 900 nm, è stato possibile realizzare una membrana porosa con dimensione dei pori di ~ 45 nm, ~ 75 nm e ~ 135 nm, rispettivamente. sotto elettricoal potenziale, questo nanoporous membrana avviato concentrazione di ioni di polarizzazione (ICP) agisce come membrana cationi selettiva concentrarsi DNA da ~ 1.700 volte entro 15 min. Questo processo nanofabbricazione non litografica apre una nuova possibilità di costruire una giunzione nanofluidic sintonizzabile per lo studio dei processi di trasporto nanoscala di ioni e molecole all&#39;interno un chip microfluidico PDMS.

Un chip concentratore electrokinetic in PDMS che contiene una giunzione nanofluidic auto-assemblato tra due microcanali è mostrato nella Figura 1A). Il canale al centro del dispositivo viene riempito con una soluzione campione di DNA e fiancheggiata da due canali di soluzione tampone per lato con 50 micron di larghezza canale di recapito tallone (Figura 1B). La sospensione colloidale di silice è volato nel canale di mandata tallone subito dopo l&#39;inco...

Proponiamo una semplice tecnica di auto-assemblaggio di nanoparticelle colloidali di silice per creare una giunzione nanofluidica tra due microcanali in polidimetilsilossano (PDMS). Utilizzando questa tecnica, una membrana a microsfere nanoporose con una dimensione dei pori fino a ~ 45 nm è stata costruita all'interno di un microcanale e applicata alla preconcentrazione elettrocinetica di campioni di DNA.

Creazione di Sub-50 Nm nanofluidic giunzioni in PDMS Microfluidic Chip tramite processo di auto-assemblaggio di particelle colloidale

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its ...

Questo protocollo dimostra una nuova e semplice tecnica di auto-assemblaggio di nanoparticelle di silice colloidale per creare una giunzione nanofluidica tra due microcanali in polidimetilsilossano. La membrana a microsfere con una dimensione dei pori di circa 45 nanometri, che funge da membrana cationo-selettiva, può essere utilizzata per la concentrazione elettrocinetica di campioni di DNA e proteine. Panoramica: Nella prima fase, il dispositivo PDMS con nanotrappole viene fuso attraverso un processo di doppio stampaggio.Dopo aver incollato al plasma il dispositivo su un substrato di vetro, le perle di silice funzionalizzate in superficie vengono iniettate nei microcanali per formare la membrana colloidale autoassemblante. Infine, una tensione viene applicata attraverso la membrana utilizzando un misuratore di sorgente e un divisore di tensione. La deplezione ionica e l'aumento della concentrazione sono osservati utilizzando un microscopio a epifluorescenza invertito, con una telecamera CCD.Preparazione delle sospensioni di particelle colloidali di silice: A partire dalle perle di silice da 300 nanometri; stock di perline vortex per 30 secondi; prelevare 600 microlitri di sospens

creating-sub-50-nm-nanofluidic-junctions-pdms-microfluidic-chip-via

Research

Ricerca

JoVE Journal

Engineering

Ingegneria

Dimostriamo protocolli per la produzione e l'automazione elastomeriche polidimetilsilossano (PDMS) a base di array microvalvola che non hanno bisogno di energia supplementare per chiudere e dispongono photolithographically definito volumi precisi. Un parallelo subnanoliter-volume del mixer e un sistema integrato di perfusione microfluidica sono presentati.

Chips Microfluidic controllati con le matrici elastomeriche microvalvola

In questo video ci dimostra come utilizzare il dispositivo a microfluidi neurone senza legame plasma.

Non plasmatici Incollaggio di PDMS Economico per la Fabbricazione di dispositivi microfluidici

In questo articolo presentiamo una microfluidica metodo basato per il confinamento delle particelle sulla base del flusso idrodinamico. Dimostriamo cattura stabile di particelle in un punto di ristagno del fluido utilizzando un meccanismo di controllo del feedback, consentendo in tal modo confinamento e micromanipolazione di particelle arbitrari in un microdispositivo integrato.

Un Microfluidic basato Trappola idrodinamico per particelle singole

Piattaforme microfluidica gocce a base sono candidati promettenti per la sperimentazione ad alto rendimento in quanto sono in grado di generare picolitri, auto-compartimenti imbarcazioni a buon mercato a prezzi kHz. Attraverso l'integrazione con veloce, sensibile e ad alta risoluzione metodi di spettroscopia di fluorescenza, la grande quantità di informazioni generate all'interno di questi sistemi possono essere estratte in modo efficiente, sfruttato ed utilizzato.

Metodi di rilevamento a fluorescenza per piattaforme goccia microfluidica

In questo articolo descriviamo diverse tecniche per le piattaforme di prototipazione rapida microfluidica. Le tecniche proposte si basano su resine epossidiche sensibili ai raggi ultravioletti (UV) e termopolimerizzanti, tubi a base di polidimetilsilossano (PDMS), wire-bonding e film adesivi anisotropi. Le procedure di assemblaggio presentate sono sviluppate sia per dispositivi monouso che per sistemi microfluidici riutilizzabili.

High Throughput Microfluidic rapido ed economico prototipazione metodi a basso Packaging

Qui, descriviamo la fabbricazione e il funzionamento di un sistema microfluidico a doppio strato in polidimetilsilossano (PDMS). Dimostriamo il potenziale di questo dispositivo per l'intrappolamento, la direzione del percorso di coordinazione di un materiale molecolare cristallino e il controllo delle reazioni chimiche su strutture intrappolate su chip.

Microfluidica Gabbie pneumatici: un nuovo approccio per In-chip di cristallo Trapping, manipolazione e trattamento chimico Controlled

I saggi di goccioline acqua-in-olio sono utili per la chimica analitica, l'evoluzione enzimatica e l'analisi di singole cellule, ma in genere richiedono microfluidica per formare le goccioline. Qui, descriviamo l'emulsificazione modellata con particelle, un approccio privo di microfluidi per eseguire saggi di goccioline.

L'emulsione con modellazione di particelle consente saggi di goccioline prive di microfluidi

Presentiamo una tecnologia che utilizza l'assemblaggio assistito dalla capillarità in una piattaforma microfluidica per modellare oggetti di dimensioni micro sospesi in un liquido, come batteri e colloidi, in matrici prescritte su un substrato di polidimetilsilossano.

Modellazione di microrganismi e microparticelle attraverso l'assemblaggio sequenziale assistito da capillarità

Il presente protocollo descrive una piattaforma microfluidica pneumatica che può essere utilizzata per un'efficiente concentrazione di microparticelle.

Piattaforma microfluidica pneumatica per la concentrazione di microparticelle

Questo protocollo descrive una serie di metodi per sintetizzare i mattoni del microgel per lo scaffold di particelle ricotto microporoso, che possono essere utilizzati per una varietà di applicazioni di medicina rigenerativa.

Sintesi microfluidica di blocchi costitutivi in microgel per scaffold di particelle ricotto microporose

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

Scopri la tecnica di auto-assemblaggio di nanoparticelle di silice colloidale per creare giunzioni nanofluidiche in chip microfluidici PDMS. Questo metodo consente la concentrazione elettrocinetica di campioni di DNA e proteine con membrane selettive per cationi.

Creazione di Sub-50 Nm nanofluidic giunzioni in PDMS Microfluidic Chip tramite processo di auto-assemblaggio di particelle colloidale (Video) | JoVE Journal

Creazione di Sub-50 Nm nanofluidic giunzioni in PDMS Microfluidic Chip tramite processo di auto-assemblaggio di particelle colloidale

Esplora altri video