Name: Fabbricazione di dispositivi microfluidici basati su carta tridimensionale per gli immunodosaggi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-03-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 33 s
Description: Scopri la fabbricazione di dispositivi microfluidici tridimensionali su carta per immunodosaggi point-of-care. Questo metodo consente la preparazione parallela di molteplici dispositivi con un processo di produzione affidabile per progetti di ricerca accademica.

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

playerTrialDesktop

Questo lavoro è stato sostenuto dalla Tufts University e da una generosa donazione del Dr. James Kanagy. Questo materiale si basa sul lavoro sostenuto dal National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program nell'ambito della sovvenzione n. (DGE-1325256) che è stato assegnato a S.C.F. D.J.W. è stato supportato da una borsa di studio GAANN del Dipartimento dell'Istruzione degli Stati Uniti. Ringraziamo il Dr. Jeremy Schonhorn (JanaCare), il Dr. Jason Rolland (Carbon3D) e Rachel Deraney (Brown University) per aver contribuito a sviluppare il design del dispositivo microfluidico tridimensionale basato su carta e del test immunologico.

1. Preparazione dei Livelli dispositivo a microfluidi Paper-based <ol><li> Preparare modelli per strati di carta, nylon, e l&#39;adesivo con un programma di software di progettazione grafica. 6 Ogni strato può avere un modello diverso. NOTA: Il modello può comprendere fori di allineamento non necessari per un immunodosaggio cartaceo funzionale, ma assisterla nella fabbricazione riproducibile di dispositivi tridimensionali. Il posizionamento di questi fori sarà diverso se i dispositivi sono assemblati singolarmente, in strisce, o come fogli interi. Il programma software utilizzato per la progettazione di modelli può variare in base alla scelta della tecnica patterning (ad esempio, la fotolitografia, la stampa della cera, o il taglio). 6 </li><li> Spruzzare la zona di lavoro con una soluzione di 70% (v / v) etanolo e acqua. Pulire l&#39;area di lavoro con un tovagliolo di carta pulito. </li></ol> 2. Preparazione di strati di carta: Campione Inoltre, coniugato bagagli, incubazione, e livelli di lavaggio <ol><li> Preparare strati di carta da filtro qualitativa che utilizzano una grande taglierina da tavolo. Tagliare un foglio stock di carta in un formato carta standard per facilitare patterning utilizzando una stampante a inchiostro solido (cera). Per esempio, un singolo foglio 460 x 570 mm 2 può fare 4 fogli di carta US Letter (8,5 x 11 pollici 2). Gestire la carta con i guanti puliti in ogni momento per minimizzare la contaminazione. </li><li> Caricare un foglio singolo di carta per cromatografia nel vassoio della stampante. Stampa strati precedentemente progettati (vedere Figura 1). NOTA: Un modello può essere stampato direttamente su questa scheda utilizzando la alimentazione automatica. Solo un foglio di carta deve essere stampato in un momento per evitare inceppamenti. Per tutti i livelli, utilizzare le impostazioni di stampa &quot;avanzate&quot;. </li></ol> 3. Preparazione di Nylon strato di membrana: Strato Capture <ol><li> Tagliare il rotolo magazzino di membrana di nylon in fogli (7,5 x 10 pollici 2) utilizzando un taglierino da tavolo. Fare molta attenzione nel maneggiare il nylonmembrana per mantenere la sua integrità e la protezione contro lo strappo. Conservare il materiale non utilizzato in un armadio essiccatore, come le membrane di nylon sono sensibili all&#39;umidità. NOTA: Tagliare fogli sono più strette rispetto alla carta US Letter. Poiché membrane di nylon sono sottili e fragili, non possono essere elaborati dal stampante direttamente e richiedono supporto. I dettagli sono discussi di seguito. </li><li> Utilizzando una stampante di cera, stampare un motivo strato di acquisizione su un foglio di carta da copia e nastro ad una scatola luminosa per servire da guida per il posizionamento della membrana di nylon. La scatola luminosa aiuta l&#39;allineamento di più livelli. </li><li> Posizionare un foglio di carta da copia sul foglio precedentemente stampato su carta da copia. Tape il foglio di carta al light box, ma non a nastro i due fogli insieme. </li><li> Posizionare un foglio singolo di membrana di nylon sul pezzo di carta pulito copia. Assicurarsi che la membrana copre l&#39;area stampata dello strato inferiore di carta da copia. Nastro tutti e quattro i lati della membrana di nylon al fogliodi carta da copia. NOTA: Assicurarsi che la membrana di nylon è piatta e liscia in modo che non ci sono problemi con la stampa (ad esempio, inceppamenti della carta o la stampa irregolare di cera). Cera può essere stampato sul nastro in cui la membrana di nylon è attaccato alla carta da copia. In questo caso, le aree in cui non è completamente in nylon modellata a causa della copertura del nastro deve essere eliminata. Per i preparati futuri, grandi pezzi di membrana di nylon possono essere usati per evitare questo errore di stampa. </li><li> Caricare un foglio di membrana di nylon (supportato dalla carta da copia fissata ad esso) nel vassoio della stampante alimentazione manuale. Stampa un solo foglio di membrana di nylon alla volta. NOTA: Non ci sono passi di preparazione richieste per lo strato di macchia, in quanto non è modellata. </li></ol> 4. La creazione di barriere idrofobi nel layer stampato <ol><li> Tape strati stampati su un telaio acrilica per riscaldare anche sopra e sotto il livello quando posta in un forno a convezione per gravità. Mantenere la membrana di nylon nastro ail foglio di supporto di carta da copia fino a dopo la cera viene fusa e si formano barriere idrofobiche. NOTA: Il telaio in acrilico è un pezzo su misura tagliato al laser di 1/2 &quot;.. Plastica acrilica di spessore Due taglie a seconda del numero di dispositivi essere fabbricati sono stati utilizzati il ​​bordo esterno della cornice più piccola misura 11 5/8&quot; x 2 3/4 &quot;, e il foro interno del telaio misura 10 3/8&quot; x 1 3/4 &quot;. il bordo esterno del telaio più grande misura 11 5/8&quot; x 8 7/8 &quot;, e l&#39;interno foro del telaio misura 10 1/4 &quot;x 7 7/8&quot;. lo spazio interno aperto permette anche la fusione della cera attraverso l&#39;intero spessore della carta. </li><li> Posizionare i livelli nel forno a 150 ° C per 30 sec che la cera si scioglie nello spessore della carta. Verificare che la cera ha permeato lo spessore della carta capovolgendolo e controllo per imperfezioni nel disegno. NOTA: forzata forni ad aria o piastre possono anche essere utilizzati per sciogliere l&#39;inchiostro cera solida. tempi di fusioneo temperature possono variare a seconda del metodo di riscaldamento. </li><li> Rimuovere la carta e membrana di nylon dal telaio acrilico. Inoltre, rimuovere la membrana di nylon dal foglio di supporto della carta da copia. </li></ol> 5. Preparazione di strati adesivi <ol><li> Motivo fogli su due lati di pellicole adesive utilizzando un plotter coltello robotico, utilizzando file di progettazione precedentemente preparati (passo 1.1). Proteggere qualsiasi superficie adesiva esposta utilizzando un foglio di rivestimento di cera. NOTA: Il biadesivo deve essere modellato con fori che consentono il campione di fluire attraverso gli strati come un percorso fluidico continuo. Il liner cera viene facilmente rimosso dal collante, e serve per proteggerlo dalla contaminazione e lacerazione durante il taglio. Una taglierina laser o stampo della pressa può essere utilizzato anche per strati modello di pellicole adesive. </li></ol> 6. Supporto di strati di periferica con adesivo <ol><li> Spruzzare la luce casella con una soluzione di 70% (v / v) etanolo e acqua. Pulire con una carta t pulitoowel. </li><li> Nastro uno strato fantasia di carta o membrana di nylon che ha bisogno di essere sostenuta con adesivo sul light box con il lato stampato verso il basso. </li><li> Peel un lato del rivestimento protettivo dal foglio modellato di adesivo e applicarla allo strato di carta o membrana di nylon. Utilizzare la casella di luce per garantire il corretto allineamento dei modelli. Press insieme. Posizionare il dispositivo parzialmente assemblato in uno slittamento di protezione. NOTA: Lo slittamento di protezione è un pezzo piegato di supporto in film di laminazione che protegge i dispositivi da contaminazione o danni, garantendo che essi non entrino in contatto i rulli laminatore. </li><li> Passare il gruppo a due strati risultante attraverso un laminatore automatico per premere completamente l&#39;adesivo e carta insieme, rimuovendo eventuali sacche di aria dagli strati comunicanti. NOTA: sacche d&#39;aria tra gli strati del dispositivo possono interferire con l&#39;integrità del dispositivo e traspirante riproducibilità causando perdite. </li></ol> 7. Il trattamento di coniugato Layer con i reagenti per gli immunodosaggi prima del montaggio del dispositivo <ol><li> strato coniugato nastro su un telaio in acrilico tali che la zona idrofila da trattare viene sospeso e non a contatto con il telaio. </li><li> Aggiungere 2,5 ml di 100 mg / ml di siero albumina bovina (BSA) in 1x tampone fosfato salino (PBS) alla zona idrofila sullo strato coniugato. Lasciare asciugare a temperatura ambiente per 2 minuti e poi a 65 ° C per 5 min. NOTA: Questo volume è sufficiente per bagnare la zona della carta. La soluzione BSA aiuta a prevenire l&#39;aggregazione delle nanoparticelle colloidali durante il processo di essiccazione, che faciliterà il rilascio delle nanoparticelle quando la carta ei reagenti vengono reidratate dal campione. </li><li> Aggiungere 5 ml di 5 OD colloidale delle nanoparticelle d&#39;oro coniugato anticorpo anti-β-hCG, e ripetere il processo di essiccazione. NOTA: Le unità di concentrazione di nanoparticelle di oro colloidale sono spesso espressa come densità ottica (OD) come misurato da absorbance a λ = 540 nm. Non è necessario alcun trattamento per il pad stoppino prima del montaggio del dispositivo nella sezione 10. </li></ol> 8. Il trattamento di Lateral Canale con reagente per gli immunodosaggi prima del montaggio del dispositivo <ol><li> Tape strato canale laterale su un telaio in acrilico tali che la zona idrofila da trattare viene sospeso e non a contatto con il telaio. </li><li> Aggiungere 10 ml di agente bloccante (5 mg ml di latte / senza grassi e 0,1% (v / v) Tween 20 in PBS 1x) per trattare il canale laterale. Ripetere lo stesso processo di essiccazione (2 min a temperatura ambiente e poi a 65 ° C per 5 min) come strato coniugato. </li></ol> 9. Il trattamento dello strato di cattura con i reagenti per gli immunodosaggi prima del montaggio del dispositivo <ol><li> strato cattura nastro su un telaio in acrilico tali che la zona idrofila da trattare viene sospeso e non a contatto con il telaio. </li><li> Trattare lo strato di acquisizione con 5 ml di 1 mg / ml di anti-α-hCG anticorpi e quindi consentire lacampione asciugare a temperatura ambiente per 2 min seguita da 8 minuti a 65 ° C. </li><li> Aggiungere 2 ml di agente bloccante (5 mg / ml di latte non grasso e 0,1% (v / v) Tween 20 in PBS 1x). Ripetere il processo di essiccazione per lo strato di acquisizione. NOTA: Questo valore è appropriato per rivestire le carte senza occludere i pori della membrana di nylon, che può accadere quando si utilizza troppo agente molto bloccante. </li></ol> Dispositivi microfluidici 10. Assemblea dei tridimensionale su supporto cartaceo <ol><li> Nastro il livello di lavaggio al light box (lato stampato rivolto verso l&#39;alto). Se si usano fori di allineamento, rimuoverli da strati successivi utilizzando uno strumento buco-punch palmare. </li><li> Rimuovere la pellicola protettiva sul retro dello strato cattura per esporre l&#39;adesivo. Allineate lo strato di acquisizione di sopra dello strato di lavaggio utilizzando i fori di allineamento come guida. Premere insieme i due strati. Evitare di toccare le zone idrofile per minimizzare la contaminazione o danni al dispositivo. Pinzette possono essere utilizzati per assistere assembly. </li><li> Rimuovere la pellicola protettiva sul retro dello strato incubazione per esporre l&#39;adesivo. Allineate lo strato incubazione sopra lo strato di acquisizione e premerli insieme. Continuare l&#39;aggiunta di strati in questo modo fino a quando tutti gli strati attivi sono assemblati. </li><li> Posizionare il dispositivo parzialmente assemblato in una scivolata protettivo e saldamente apporre insieme gli strati con una plastificatrice. </li><li> Rimuovere la pellicola protettiva sulla parte posteriore dello strato di lavaggio e fissare lo strato blot alla parte inferiore del dispositivo. Ripetere passaggio di laminazione 10.4 per completare l&#39;assemblaggio del dispositivo microfluidica cartaceo tridimensionale. Taglio desiderato numero di dispositivi da strisce o fogli di dispositivi completamente assemblati con le forbici. NOTA: Fogli completi di dispositivi, strisce di dispositivi o singoli dispositivi possono essere preparati utilizzando un approccio simile. </li></ol> 11. Esecuzione di un test immunologico su supporto cartaceo <ol><li> Aggiungere 20 ml di un campione alla zona idrofila sulla parte superiore del dispositivo (cioè, tegli campione layer). </li><li> Attendere che il campione per favorire completamente nel dispositivo, quindi aggiungere 15 ml di tampone di lavaggio (0,05% v / v Tween 20 in 1x tampone fosfato salino). Dopo la prima aliquota di tampone di lavaggio è malvagio completamente nel dispositivo, aggiungere una seconda aliquota 15 microlitri di tampone di lavaggio. NOTA: Il tampone di lavaggio è completamente empi nel dispositivo quando la goccia di liquido è scomparso, non mostrando menisco sulla superficie della carta. Il test è completa quando la seconda aliquota di tampone di lavaggio è completamente inserito il dispositivo. </li><li> Per rivelare i risultati del test, staccarsi i tre strati superiori del dispositivo con una pinzetta per esporre lo strato di acquisizione. <ol><li> Interpretazione dei risultati del saggio qualitativamente osservando la presenza o assenza di colore. In alternativa, lo strato immagine lettura tramite uno scanner desktop e usare software di elaborazione delle immagini o algoritmi per quantificare i risultati e caratterizzare le distribuzioni di intensità di unzona di rilevamento. 20 </li></ol></li></ol>

<ol><li>Martinez, A. W., Phillips, S. T., Wiley, B. J., Gupta, M., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((FLASH%3A+A+rapid+method+for+prototyping+paper-based+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">FLASH: A rapid method for prototyping paper-based microfluidic devices.</a> Lab Chip. 8 (12), 2146-2150 (2008).</li>
<li>Carrilho, E., Martinez, A. W., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac901071p">Understanding wax printing: a simple micropatterning process for paper-based microfluidic devices.</a> Anal. Chem. 81 (16), 7091-7095 (2009).</li>
<li>Martinez, A. W., Phillips, S. T., Butte, M. J., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterned+paper+as+a+platform+for+inexpensive%2C+low-volume%2C+portable+bioassays%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Patterned paper as a platform for inexpensive, low-volume, portable bioassays.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 46 (8), 1318-1320 (2007).</li>
<li>Martinez, A. W., Phillips, S. T., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diagnostics+for+the+developing+world%3A+microfluidic+paper-based+analytical+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Diagnostics for the developing world: microfluidic paper-based analytical devices.</a> Anal. Chem. 82 (1), 2-10 (2010).</li>
<li>Cate, D. M., Adkins, J. A., Mettakoonpitak, J., Henry, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+in+paper-based+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Recent developments in paper-based microfluidic devices.</a> Anal. Chem. 87 (1), 19-41 (2015).</li>
<li>Li, X., Ballerini, D. R., Shen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+perspective+on+paper-based+microfluidics%3A+Current+status+and+future+trends%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">A perspective on paper-based microfluidics: Current status and future trends.</a> Biomicrofluidics. 6, 011301(2012).</li>
<li>Lisowski, P., Zarzycki, P. K. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3779795/">Microfluidic paper-based analytical devices (µPADs) and micro total analysis systems (µTAS): Development, applications and future trends.</a> Chromatographia. 76, 1201-1214 (2013).</li>
<li>Pollock, N. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+paper-based+multiplexed+transaminase+test+for+low-cost%2C+point-of-care+liver+function+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Transl.+Med%22%5BJournal%5D)">A paper-based multiplexed transaminase test for low-cost, point-of-care liver function testing.</a> Sci. Transl. Med. 4 (152), 152ra129(2012).</li>
<li>Mentele, M. M., Cunningham, J., Koehler, K., Volckens, J., Henry, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+paper-based+analytical+device+for+particulate+metals%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Microfluidic paper-based analytical device for particulate metals.</a> Anal. Chem. 84 (10), 4474-4480 (2012).</li>
<li>Weaver, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paper+analytical+devices+for+fast+field+screening+of+beta+lactam+antibiotics+and+antituberculosis+pharmaceuticals%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Paper analytical devices for fast field screening of beta lactam antibiotics and antituberculosis pharmaceuticals.</a> Anal. Chem. 85 (13), 6453-6460 (2013).</li>
<li>Martinez, A. W., Phillips, S. T., Carrilho, E., Thomas, S. W., Sindi, H., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple+telemedicine+for+developing+regions%3A+camera+phones+and+paper-based+microfluidic+devices+for+real-time%2C+off-site+diagnosis%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Simple telemedicine for developing regions: camera phones and paper-based microfluidic devices for real-time, off-site diagnosis.</a> Anal. Chem. 80 (10), 3699-3707 (2008).</li>
<li>Martinez, A. W., Phillips, S. T., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+microfluidic+devices+fabricated+in+layered+paper+and+tape%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional microfluidic devices fabricated in layered paper and tape.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (50), 19606-19611 (2008).</li>
<li>Vella, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac203434x">Measuring markers of liver function using a micro-patterned paper device designed for blood from a fingerprick.</a> Anal Chem. 84 (6), 2883-2891 (2012).</li>
<li>Nie, Z., Deiss, F., Liu, X., Akbulut, O., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integration+of+paper-based+microfluidic+devices+with+commercial+electrochemical+readers%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Integration of paper-based microfluidic devices with commercial electrochemical readers.</a> Lab Chip. 10 (22), 3163-3169 (2010).</li>
<li>Martinez, A. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programmable+diagnostic+devices+made+from+paper+and+tape%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Programmable diagnostic devices made from paper and tape.</a> Lab Chip. 10 (19), 2499-2504 (2010).</li>
<li>Connelly, J. T., Rolland, J. P., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22Paper+machine%22+for+molecular+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">"Paper machine" for molecular diagnostics.</a> Anal. Chem. 87 (15), 7595-7601 (2015).</li>
<li>Schonhorn, J. E., Fernandes, S. C., Rajaratnam, A., Deraney, R. N., Rolland, J. P., Mace, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+device+architecture+for+three-dimensional%2C+patterned+paper+immunoassays%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A device architecture for three-dimensional, patterned paper immunoassays.</a> Lab Chip. 14 (24), 4653-4658 (2014).</li>
<li>Fernandes, S. C., Logounov, G. S., Munro, J. B., Mace, C. R. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/AY/c6ay01558a#!divAbstract">Comparison of three indirect immunoassay formats on a common paper-based microfluidic device architecture.</a> Anal. Methods. 8 (26), 5204-5211 (2016).</li>
<li>Deraney, R. N., Mace, C. R., Rolland, J. P., Multiplexed Schonhorn, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((patterned-paper+immunoassay+for+detection+of+malaria+and+dengue+fever%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">patterned-paper immunoassay for detection of malaria and dengue fever.</a> Anal. Chem. 88 (12), 6161-6165 (2016).</li>
<li>Abramoff, M., Magalhaes, P. J., Ram, S. J. <a target="_blank" href="https://imagescience.org/meijering/publications/download/bio2004.pdf">Image processing with ImageJ.</a> Biophotonics Int. 11 (7), 36-42 (2004).</li>
<li>Derda, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multizone+paper+platform+for+3D+cell+cultures%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Multizone paper platform for 3D cell cultures.</a> PLoS ONE. 6 (5), e18940(2011).</li>
<li>Mace, C. R., Deraney, R. N. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10404-013-1314-6">Manufacturing prototypes for paper-based diagnostic devices.</a> Microfluid. Nanofluidics. 16 (5), 801-809 (2014).</li>
<li>Liu, H., Crooks, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+paper+microfluidic+devices+assembled+using+the+principles+of+origami%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional paper microfluidic devices assembled using the principles of origami.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (44), 17564-17566 (2011).</li>
<li>Kalish, B., Tsutsui, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+Adhesive+patterning+to+construct+3D+paper+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Using Adhesive patterning to construct 3D paper microfluidic devices.</a> J. Vis. Exp. (110), e53805(2016).</li>
<li>Scida, K., Cunningham, J. C., Renault, C., Richards, I., Crooks, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simple%2C+sensitive%2C+and+quantitative+electrochemical+detection+method+for+paper+analytical+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Simple, sensitive, and quantitative electrochemical detection method for paper analytical devices.</a> Anal. Chem. 86 (13), 6501-6507 (2014).</li>
<li>Lewis, G. G., DiTucci, M. J., Baker, M. S., Phillips, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+method+for+prototyping+three-dimensional%2C+paper-based+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">High throughput method for prototyping three-dimensional, paper-based microfluidic devices.</a> Lab Chip. 12 (15), 2630-2633 (2012).</li>
<li>Kalish, B., Tsutsui, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterned+adhesive+enables+construction+of+nonplanar+three-dimensional+paper+microfluidic+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Patterned adhesive enables construction of nonplanar three-dimensional paper microfluidic circuits.</a> Lab Chip. 14 (22), 4354-4361 (2014).</li>
<li>Camplisson, C. K., Schilling, K. M., Pedrotti, W. L., Stone, H. A., Martinez, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two-ply+channels+for+faster+wicking+in+paper-based+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Two-ply channels for faster wicking in paper-based microfluidic devices.</a> Lab Chip. 15 (23), 4461-4466 (2015).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Identificazione di una strategia di produzione riproducibile è una componente essenziale dello sviluppo test. 22 Usiamo sequenziale, layer-by-layer metodo per fabbricare dispositivi microfluidici cartacei tridimensionali. In contrasto con i metodi che si applicano piegatura o origami tecniche per produrre dispositivi multistrato da un singolo foglio di carta 23, 24 di produzione di additivi offre una serie di vantaggi: (i) materiali multi...

<html> La carta è ampiamente disponibile in una gamma di formulazioni o gradi, può essere funzionalizzato per sintonizzare le proprietà e può trasportare fluidi autonomamente tramite azione capillare o traspirazione. Se la carta viene modellato con una sostanza idrofoba (ad esempio, photoresist 1 o cera 2), l&#39;assorbimento di fluidi può essere controllato spazialmente all&#39;interno di uno strato di carta. Ad esempio, un campione acquoso applicata può essere diretto in un numero di zone diverse di reagire con reagenti chimici e biochimici memorizzati all&#39;interno della carta. Questi dispositivi microfluidici cartacei hanno dimostrato di essere una piattaforma utile per lo sviluppo di saggi analitici portatili ed economiche 3, 4, 5, 6, 7. Applicazioni di dispositivi microfluidici basati su carta includono point-of-care diagnosticaef &quot;&gt; 8, il monitoraggio di contaminanti ambientali 9, l&#39;individuazione di farmaci contraffatti 10, e l&#39;assistenza sanitaria delocalizzato (o&quot; telemedicina &quot;) in alcune risorse impostazioni 11. Strati di carta modellata possono essere assemblati in un dispositivo integrato in cui le zone idrofile da strati vicini (cioè, al di sopra o al di sotto) si collegano a formare reti fluidici continui la cui ingressi e le uscite possono essere accoppiati o sinistra indipendente. 12 Ogni strato può comprendere un modello unico, che permette la separazione spaziale dei reagenti e analisi multiple da eseguire su un singolo dispositivo. Il dispositivo di microfluidica risultante tridimensionale non è solo in grado di traspirazione fluidi per consentire saggi analitici (per esempio, la funzione epatica mette alla prova 13 e la rilevazione elettrochimica di piccole molecole 14), ma può anche supporta una serie di funzioni sofisticate (ad esempio, le valvole 15 e semplici macchine 16) comuni agli approcci tradizionali microfluidici. Importante, perché la carta stoppini fluidi per azione capillare, questi dispositivi possono essere utilizzati con il minimo sforzo da parte dell&#39;utente. Poiché i reagenti possono essere memorizzati all&#39;interno dell&#39;architettura tridimensionale di un dispositivo cartaceo, protocolli complessi possono essere ridotte ad una singola aggiunta di campione acquoso a un dispositivo. Recentemente, abbiamo introdotto un&#39;architettura dispositivo tridimensionale generale che può essere utilizzato per lo sviluppo di immunodosaggi cartacei utilizzando la tecnica della cera-stampa per creare strati fantasia. 17, 18 Questi studi si sono concentrati su come aspetti relativi alla progettazione del dispositivo numero di strati sovrapposti utilizzati, composizione degli strati, e il modello del microfluidica rete controllata pro complessiva tridimensionaleprestazioni del immunologico. In definitiva, siamo stati in grado di utilizzare queste regole di progettazione per facilitare il rapido sviluppo di un test immunologico multiplex 19. In questo manoscritto, un immunodosaggio precedentemente sviluppato per gonadotropina corionica umana (hCG; ormone della gravidanza) 17 viene utilizzato come esempio per illustrare le strategie che abbiamo sviluppato per l&#39;assemblaggio e la fabbricazione di immunodosaggi cartacei tridimensionali. Di conseguenza, grazie al montaggio e funzionamento di un dispositivo piuttosto che lo sviluppo di un saggio. In un immunodosaggio a sandwich, che è il formato utilizzato per rilevare hCG, un anticorpo di cattura specifico per una subunità dell&#39;ormone è rivestita su un substrato solido, che viene poi bloccato per limitare l&#39;adsorbimento non specifico di un campione o di ogni reagente. Questo substrato è più spesso una micropiastra di polistirene (ad esempio, per un saggio di immunoassorbimento enzimatico o ELISA). Il campione è quindiaggiunto ad un pozzo e lasciato incubare per un periodo di tempo. Dopo rigorosa lavaggio, viene aggiunto un anticorpo specifico per l&#39;altra subunità di hCG e lasciata incubare. Questo anticorpo di rilevazione può essere coniugato ad una colloidale di particelle, enzima, o fluoroforo per produrre un segnale misurabile. Il pozzo è ancora una volta lavato prima di interpretare i risultati di un test (ad esempio, utilizzando un lettore di piastre). Mentre kit commerciali si basano su questo processo multistep tempo, tutte queste operazioni possono essere eseguite rapidamente in dispositivi microfluidici cartacei con un intervento minimo per l&#39;utente. Il dispositivo usato per la immunodosaggio hCG comprende sei strati attivi, che sono, dall&#39;alto verso il basso, utilizzate per l&#39;aggiunta del campione, stoccaggio coniugato, incubazione, la cattura, lavaggio, e blot (Figura 1). Lo strato aggiunta del campione è costituito da carta da filtro qualitativa. Essa facilita l&#39;introduzione di un campione liquido e protegge i reagenti nel laye coniugator dalla contaminazione dell&#39;ambiente o contatto accidentale dall&#39;utente. Lo strato coniugato (carta da filtro qualitativa) contiene il reagente colorato-produzione (ad esempio, anticorpi marcato con oro colloidale) per immunodosaggio. Lo strato di incubazione (carta da filtro qualitativa) consente il campione di viaggiare lateralmente nel piano della carta di promuovere legame dell&#39;analita con reagenti prima di raggiungere lo strato successivo, lo strato di acquisizione. Lo strato di acquisizione (membrana di nylon) contiene ligandi specifici per l&#39;analita adsorbito al materiale. Dopo il test viene completato, questo strato è rivelato per consentire la visualizzazione del immunocomplesso completata. Lo strato di lavaggio (carta da filtro qualitativa) richiama i liquidi in eccesso, tra cui reagenti coniugato libero lontano dalla faccia dello strato di cattura nello strato macchia (cromatografia su carta spessa). Il dispositivo a sei strati è tenuto insieme da cinque strati di fantasia, biadesivo: quattro strati di adesivo permanente mantenere l&#39;integrità del assemDispositivo dissanguati e uno strato di adesivo removibile facilita sbucciatura del dispositivo per controllare i risultati del saggio immunologico sullo strato di acquisizione. Ai fini di questo manoscritto, usiamo solo campioni di controllo positivi e negativi di hCG (0 mIU / ml e 81 mIU / ml, rispettivamente) per fornire risultati rappresentativi di un immunodosaggio cartaceo, che permette una discussione dedicato del rapporto tra metodi di fabbricazione e le prestazioni di un dispositivo. Oltre a dimostrare come fabbricare dispositivi con successo, si segnalano diversi errori di fabbricazione che potrebbero portare al fallimento di un dispositivo o di risultati del test non riproducibili. Il protocollo e la discussione dettagliato in questo manoscritto forniranno ai ricercatori informazioni preziose sul modo in cui saggi immunologici cartacei sono progettati e fabbricati. Mentre ci concentriamo la nostra manifestazione del test immunologici, ci aspettiamo che le linee guida qui presentate saranno ampiamente utile per la produzione di Tridimennale cartaceo dispositivi microfluidici.

<table><tbody><tr><td>Illustrator CC</td><td>Adobe</td><td></td><td>per la progettazione di modelli per strati di carta e adesivo</td></tr><tr><td>Stampante Xerox ColorQube 8580</td><td>Amazon</td><td>B00R92C9DI</td><td>per la stampa di modelli in cera su strati di carta e nylon</td></tr><tr><td>Isotemp Forno di riscaldamento e asciugatura per uso generico</td><td>Fisher Scientific</td><td>15-103-0509</td><td>per sciogliere la cera in carta</td></tr><tr><td>Artograph LightTracer</td><td>Amazon</td><td>B000KNHRH6</td><td>per facilitare l'allineamento degli strati</td></tr>, <tr><td>la plastificatrice Apache AL13P</td><td>Amazon</td><td>B00AXHSZU2</td><td>per laminare gli strati insieme</td></tr>, <tr><td>Plotter da taglio Graphtec CE6000,</td><td>Graphtec America</td><td>CE6000-40</td><td>per modellare pellicole adesive</td></tr>, <tr><td>taglierina per carta Swingline,</td><td>Amazon</td><td>B0006VNY4C</td><td>per tagliare carta o dispositivi</td></tr>, <tr><td>scanner fotografico Epson Perfection V500</td>, <td>Amazon</td><td>B000VG4AY0</td><td>per scansionare le immagini della perforazione a pinza economica dello strato di lettura</td></tr><tr><td></td><td>McMaster-Carr</td><td>3488A9</td><td>per rimuovere i fori di allineamento&nbsp;</td></tr><tr><td>Carta per cromatografia Whatman,</td> carta per cromatografia <td>Sigma Aldrich</td><td>WHA1004917</td><td></td></tr><tr><td>Fisherbrand di grado 4 (spessa)&nbsp;</td><td>Fisher Scientific</td><td>05-714-4</td><td>per funzionare come strato di blot</td></tr><tr><td>Immunodyne ABC (0,45 & micro; P</td> <td>Corporation</td><td>NBCHI3R</td><td>funzionare come materiale per lo strato di cattura</td></tr> adesivo <tr><td>rimovibile/permanente-doppia faccia liner</td><td>FLEXcon</td><td>DF021621</td><td>per facilitare il distacco</td></tr><tr><td>adesivo permanente - doppia faccia liner</td><td>FLEXcon DF051521</td><td></td><td></td>cera FLEXcon</tr><tr><td></td><td>FLEXcon</td><td>FLEXMARK 80 D/F PFW LINER</td><td>per facilitare la modellazione</td>di acrilico adesivo</tr><tr><td> foglio</td><td>McMaster-Carr</td><td>8560K266&nbsp;</td><td>per fabbricare il telaio</td></tr><tr><td>fogli autoadesivi</td><td>Fellowes</td><td>CRC52215</td><td>da utilizzare come scivolo protettivo</td></tr><tr><td>etanolo assoluto</td><td>VWR</td><td>89125-172</td><td>per sanificare l'area di lavoro</td></tr><tr><td>siero bovino albumina</td><td>AMRESCO</td><td>0332</td><td></td></tr><tr><td>Sekisui Diagnostics OSOM hCG Urine Controls</td><td>Fisher Scientific</td><td>22-071-066</td><td>da utilizzare come campioni</td></tr> <tr><td>positivi e negativianti-beta;-hCG monoclonale anticorpo coniugato d'oro colloidale (clone 1)</td><td>Arista Biologicals&nbsp;</td><td>CGBCG-0701</td><td>per il trattamento dell'anticorpo coniugato di</td></tr><tr><td>capra anti-alfa;-hCG</td><td>Arista Biologicals</td><td>ABACG-0500</td><td>per il trattamento dello strato</td></tr><tr><td>di cattura 10X soluzione salina tamponata con fosfato</td><td>Fisher Scientific</td><td>BP3991</td><td></td></tr><tr><td>Latte scremato in polvere</td><td>Thermo Scientific</td><td>OXLP0031B</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>AMRESCO</td><td>M147</td><td></td></tr></tbody></table>

fabbricazione di dispositivi microfluidici basati su carta tridimensionale per gli immunodosaggi

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Carta stoppini fluidi autonomamente a causa di un&#39;azione capillare. Con patterning carta con barriere idrofobiche, il trasporto di fluidi può essere controllato e diretto all&#39;interno di uno strato di carta. Inoltre, accatastamento più strati di carta modellata crea sofisticate reti microfluidica tridimensionali in grado di supportare lo sviluppo di test analitici e bioanalitici. dispositivi microfluidici cartacei sono economici, portatile, facile da usare, e non richiedono apparecchiature esterne ad operare. Di conseguenza, sono titolari di una grande promessa come una piattaforma per la diagnostica point-of-care. Per valutare correttamente l&#39;utilità e prestazioni analitiche dei dispositivi cartacei, devono essere sviluppati metodi idonei a garantire la loro fabbricazione è riproducibile e in una scala che è appropriato per applicazioni di laboratorio. In questo manoscritto, un metodo per fabbricare un dispositivo un&#39;architettura generale che può essere utilizzato per gli immunodosaggi cartacei è descritto. Usiamo una forma di manufacturin additivog (multi-strato di laminazione) preparare dispositivi che comprendono più strati di carta modellata ed adesivo modellato. Oltre a dimostrare il corretto utilizzo di questi dispositivi microfluidici cartacei tridimensionali con immunoenzimatico per gonadotropina corionica umana (hCG), errori nel processo di fabbricazione che possono causare errori del dispositivo sono discussi. Ci aspettiamo che questo approccio alla produzione di dispositivi basati su carta troverà ampio programma di utilità per lo sviluppo di applicazioni analitiche progettate specificamente per le impostazioni limitato di risorse.

Ottenere prestazioni del saggio riproducibili in dispositivi microfluidici cartacei tridimensionali si basa su un metodo di fabbricazione che garantisce la coerenza tra i dispositivi. Verso questo obiettivo, abbiamo individuato una serie di processi di fabbricazione e considerazioni materiali, e li discutere qui nel contesto di dimostrare un test immunologico cartaceo. Usiamo un metodo di stampa a cera per formare barriere idrofobiche all&#39;interno dispositivi microfluidici basati su c...

Noi dettaglio un metodo per fabbricare dispositivi microfluidici cartacei tridimensionali per uso nello sviluppo di saggi immunologici. Il nostro approccio per il montaggio del dispositivo è di tipo multistrato, fabbricazione additiva. Dimostriamo un immunodosaggio a sandwich per fornire risultati rappresentativi per questi tipi di dispositivi basati su documenti cartacei.

Fabbricazione di dispositivi microfluidici basati su carta tridimensionale per gli immunodosaggi

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

L'obiettivo generale di questo protocollo è dimostrare il nostro processo per la fabbricazione di dispositivi tridimensionali a base di carta, che utilizziamo come piattaforma per sviluppare saggi immunoanalitici point-of-care. Questo metodo fornisce una piattaforma di microfluidica su carta con un processo produttivo affidabile, in modo che il tempo e lo sforzo possano essere concentrati sullo sviluppo dei saggi anziché sulla progettazione dei dispositivi. Il vantaggio principale della nostra tecnica è che consente di preparare contemporaneamente numerosi dispositivi in quantità adatte ai progetti di ricerca accademica.Generalmente, i nuovi utenti incontreranno difficoltà con questo metodo poiché vi sono molte variabili da considerare durante la fabbricazione dei dispositivi, come l'allineamento corretto degli strati. Gli errori possono portare a dispositivi che non funzionano correttamente. Una dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale perché l'assemblaggio può risultare difficile da immaginare basandosi soltanto sui dettagli forniti nei manoscritti.Per prima cosa, preparare strati di carta da filtro qualitativa ritagliando un foglio standard in dimensioni comuni per f

fabrication-three-dimensional-paper-based-microfluidic-devices-for

Research

Ricerca

JoVE Journal

Bioengineering

Bioingegneria

Vi presentiamo due processi per la microfabbricazione di chip polimerici porosi tridimensionali coltivazione delle cellule. Il primo è goffratura a caldo combinato con un solvente processo di saldatura vapore. La seconda utilizza un processo recentemente sviluppato microthermoforming combinata con la tecnologia agli ioni di pista che porta ad una significativa semplificazione di fabbricazione.

Microfabbricazione di chip di dimensioni Ponteggi per tridimensionale coltura cellulare

In questo articolo vi presentiamo un chip microfluidica per l'analisi singola cellula. Esso consente la quantificazione delle proteine ​​intracellulari, enzimi, cofattori, e secondi messaggeri per mezzo di saggi fluorescenti o immunologici.

Un chip microfluidica per la Versatile analisi chimica di singole cellule

Dettagli Questo protocollo di un metodo per isolare vescicole extracellulari (EV), piccole particelle membranose rilasciate dalle cellule, da un minimo di 10 campioni di siero microlitri. Questo approccio elude la necessità di ultracentrifugazione, richiede solo pochi minuti di tempo di saggio, e permette l'isolamento di EVs da campioni di volumi limitati.

Dispositivi a base di carta per Isolamento e caratterizzazione di extracellulare vescicole

Dimostriamo l'uso di adesivi aerosol fantasia per costruire dispositivi microfluidici carta 3D. Questo metodo di moduli di domanda adesivi obbligazioni semi-permanenti tra gli strati, consentendo dispositivi monouso di essere non distruttiva smontato dopo l'uso e per facilitare le strutture non planari pieghevole complesse.

Utilizzando adesivo Patterning per costruire dispositivi microfluidici di carta 3D

Questo manoscritto presenta un metodo di stampaggio ad iniezione di progettare microvasi che ricapitolano le proprietà fisiologiche di endotelio. Il processo di microfluidica-based crea reti vascolari brevetto 3D con condizioni tailorable, come il flusso, composizione cellulare, la geometria, e gradienti biochimici. Il processo di fabbricazione ed esempi di possibili applicazioni sono descritte.

Micropatterning e montaggio dei microvasi 3D

Una piattaforma di biosensore microfluidica è stata progettata e fabbricato con tecnologia photoresist film asciutto low-cost per la quantificazione rapida e sensibile di vari analiti. Questo sistema monouso consente la lettura elettrochimica di on-chip-immobilizzata analisi enzima-collegata mediante la tecnica della stop-flow.

Film secco basati su Photoresist biosensore elettrochimico Microfluidic Platform: Fabbricazione di dispositivi, saggio su chip preparazione e funzionamento del sistema

Questo protocollo descrive la fabbricazione di dispositivi microfluidici da MY133-V2000 per eliminare gli artefatti che spesso sorgono a microcanali dovuto gli indici di rifrazione disadattamento tra microchannel strutture e una soluzione acquosa. Questo protocollo utilizza un supporto acrilico per comprimere il dispositivo incapsulato, migliorare l'adesione sia chimicamente e meccanicamente.

Fabbricazione di dispositivi rifrangenti-Indice-abbinati per biomedica microfluidica

Questo progetto consente ai piccoli laboratori di sviluppare una piattaforma di facile utilizzo per la fabbricazione di precisi dispositivi microfluidici multistrato. La piattaforma è costituita da un adattatore di allineamento della maschera per microscopio stampato tridimensionalmente utilizzando il quale sono stati realizzati dispositivi microfluidici multistrato con errori di allineamento di &lt; 10 μm.

Progettazione e sviluppo di un adattatore di allineamento della maschera per microscopio stampato tridimensionalmente per la fabbricazione di dispositivi microfluidici multistrato

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.

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

Questo protocollo descrive un processo semplice che utilizza comodi microstampi in plastica per semplici operazioni di microgoffratura per fabbricare microcanali su carta di cellulosa nanofibrillata, raggiungendo una larghezza minima di 200 μm.

Microgoffratura: un processo conveniente per la fabbricazione di microcanali su microfluidica a base di carta nanocellulosica

Scopri la fabbricazione di dispositivi microfluidici tridimensionali su carta per immunodosaggi point-of-care. Questo metodo consente la preparazione parallela di molteplici dispositivi con un processo di produzione affidabile per progetti di ricerca accademica.

Fabbricazione di dispositivi microfluidici basati su carta tridimensionale per gli immunodosaggi

Esplora altri video