Name: Un kit versatile basato sullattuazione digitale delle goccioline microfluidici per leducazione scientifica (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-04-26T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Impara a costruire un kit educativo di microfluidica digitale basato su circuiti stampati commerciali per sperimentare la manipolazione di goccioline. Questo metodo a basso costo facilita l'apprendimento pratico dei principi microfluidici.

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Y. T. Y. desidera riconoscere il sostegno finanziario del Ministero della Scienza e della Tecnologia nell'ambito dei numeri delle borse di studio MOST 107-2621-M-007-001-MY3 e della National Tsing Hua University con il numero di borsa di studio 109Q2702E1. Mark Kurban di Edanz Group (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) ha curato una bozza di questo manoscritto.

1) Assemblaggio del kit di microfluidica digitale
<ol><li>Saldare i resistori di montaggio superficiale, i transistor e i diodi emettitori di luce sulla scheda PCB secondo gli schemi della figura 1b.</li>
	<li>Collegare l'uscita della scheda di alimentazione ad alta tensione alla scheda PCB con componenti saldati (Figura 2 e Figura complementare 1).</li>
	<li>Collegare la batteria alla scheda booster di tensione per aumentare la tensione da 6 V a 12 V(Figura 2 e Figura complementare 1).</li>
	<li>Collegare la scheda di alimentazione ad alta tensione alla scheda booster di tensione per aumentare la tensione da 12 V a ~230 V(Figura 2 e Figura complementare 1).</li>
	<li>Collegare il sensore di umidità alla scheda del microcontrollore. Collegare l'atomizzatore piezo ultrasonico e la scheda driver dell'atomizzatore alla scheda del microcontrollore (Figura 2 e Figura complementare 1).</li>
	<li>Posizionare l'intero gruppo nell'involucro acrilico di dimensioni 23 cm x 20,5 cm x 6 cm.</li>
	<li>Accendere il microcontrollore con il codice (Codice supplementare) e utilizzare il multimetro digitale per misurare la tensione dell'elettrodo EWOD per assicurarsi che la tensione di uscita sia ~230 V. Regolare il resistore variabile della scheda di alimentazione ad alta tensione in modo che la tensione di uscita sia ~230 V (Figura complementare 2).</li>
</ol>2) Preparazione dell'isolante sull'array di elettrodi
<ol><li>Indossare guanti in nitrile pulito. Utilizzare una micropipetta per applicare ~10 μL di olio di silicone 5 cSt sull'area dell'elettrodo e utilizzare un dito per distribuire uniformemente l'olio di silicone sull'area dell'elettrodo. Si noti che l'olio di silicone funge da riempimento tra elettrodo e isolante per involucri alimentari ed evitare qualsiasi airgap.</li>
	<li>Tagliare un involucro alimentare con dimensioni di circa 2,5 cm x 4 cm e posizionarlo sopra l'elettrodo. Utilizzare la micropipetta per applicare ~10 μL di olio di silicone da 5 cSt sull'area dell'elettrodo e utilizzare un dito per distribuire uniformemente l'olio di silicone. Si noti che l'olio di silicone funge da strato idrofobico sopra l'isolante.</li>
</ol>3) Esperimento di chemiluminescenza basato sul luminol
<ol><li>Mescolare 0,25 g di luminol e 1,6 g di NaOH in 25 mL di acqua deionizzata in un bicchiere con un agitatore di vetro per ottenere una soluzione.</li>
	<li>Mescolare 20 mL della soluzione rispetto alla fase precedente con 20 mL di perossido di idrogeno al 3%.</li>
	<li>Utilizzare una micropipetta per posizionare 2-5 μL della soluzione di luminol rispetto al passaggio precedente sull'elettrodo di destinazione.</li>
	<li>Utilizzare una micropipetta per posizionare 10 μL dello 0,1% con ferricianuro di potassio sull'elettrodo. Si noti che questa è la goccia da spostare per l'elettrowetting.</li>
	<li>Accendere il microcontrollore per spostare la goccia da 10 μL di ferricianuro di potassio per fondersi con il luminol.</li>
</ol>4) Esperimento di imaging fluorescente
<ol><li>Tagliare un pezzo di nastro semitrasparente con dimensioni di ~ 1 cm x 1 cm. Posizionare il nastro semitrasparente tra il diodo emettitore di luce di eccitazione e gli elettrodi EWOD.</li>
	<li>Collegare il filtro in vetro colore emissione sulla fotocamera dello smartphone con nastro adesivo.</li>
	<li>Mescolare 2,5 mg di isotiocianato di fluoresceina in soluzione di etanolo acquoso (3% w/w).</li>
	<li>Pipetta ~10 μL della soluzione dal passo precedente su uno degli elettrodi.</li>
	<li>Accendere il microcontrollore.</li>
	<li>Usa lo smartphone per registrare un video di azionamento delle goccioline.</li>
</ol>5) Esperimento di azionamento a goccia a lungo termine con atomizzatore ad ultrasuoni
<ol><li>Posizionare 1 mL di acqua sull'atomizzatore ad ultrasuoni. Si noti che il codice è scritto per utilizzare un algoritmo di feedback della soglia per mantenere un livello di umidità superiore al 90%.</li>
	<li>Posizionare una goccia da 10 μL con una micropipetta. Accendere il microcontrollore e chiudere immediatamente il coperchio dell'involucro.</li>
	<li>Aspetta ~ 1 h. Controllare visivamente l'attuazione delle goccioline.</li>
</ol>

<ol><li>Convery, N., Gadegaard, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((30+years+of+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Micro+and+Nano+Engineering%22%5BJournal%5D)">30 years of microfluidics.</a> Micro and Nano Engineering. 2, 76-91 (2019).</li>
<li>Rackus, D. G., Ridel-Kruse, I. H., Pamme, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+on+a+chip%3A+Microfluidics+for+formal+and+informal+science+education%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Learning on a chip: Microfluidics for formal and informal science education.</a> Biomicrofluidics. 13, 041501(2019).</li>
<li>Legge, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+under+the+microscope-Lab+on+a+chip+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">Chemistry under the microscope-Lab on a chip technologies.</a> Journal of Chemical Education. 79, 173(2002).</li>
<li>Fintschenko, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Education%3A+a+modular+approach+to+microfluidics+in+the+teaching+laboratory%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Education: a modular approach to microfluidics in the teaching laboratory.</a> Lab On A Chip. 11, 3394(2011).</li>
<li>Mugele, F., Baret, J. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting%3A+from+basics+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Electrowetting: from basics to applications.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 17, 705-774 (2005).</li>
<li>Lippmann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relations+entre+les+phenomenes+electriques+et+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Chim.+Phys%22%5BJournal%5D)">Relations entre les phenomenes electriques et capillary.</a> Ann. Chim. Phys. 6, 494(1875).</li>
<li>Berge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocapillarite+et+mouillge+de+films+isolant+par+l%27eau%5BTitle%5D)+AND+%22C.+R.+Acad.+Sci.+II%22%5BJournal%5D)">Electrocapillarite et mouillge de films isolant par l'eau.</a> C. R. Acad. Sci. II. 317, 157(1993).</li>
<li>Pollack, M. G., Fair, R. B., Shenderov, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting-based+actuation+of+liquid+droplets+for+microfluidics+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrowetting-based actuation of liquid droplets for microfluidics applications.</a> Applied Physics Letters. 77, 1725(2000).</li>
<li>Lee, J., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-tension-driven+microactuation+based+on+continuous+electrowetting%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Surface-tension-driven microactuation based on continuous electrowetting.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 171(2000).</li>
<li>Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Analalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Digital Microfluidics.</a> Annual Review of Analalytical Chemistry. 5, 413-440 (2012).</li>
<li>Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Let%27s+get+digital%3A+digitizing+chemical+biology+with+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Chemical+Biology%22%5BJournal%5D)">Let's get digital: digitizing chemical biology with microfluidics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 14, 574-581 (2000).</li>
<li>Pollack, M. G., Pamula, V. K., Srinivasan, V., Eckhardt, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2011.+Applications+of+electrowetting-based+digital+microfluidics+in+clinical+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Review+of+Molecular+Diagnostics%22%5BJournal%5D)">2011. Applications of electrowetting-based digital microfluidics in clinical diagnostics.</a> Expert Review of Molecular Diagnostics. 11, 393-407 (2011).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+in+copper+substrates+for+digital+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping in copper substrates for digital microfluidics.</a> Advanced Materials. 19 (1), 133-137 (2007).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost%2C+rapid-prototyping+of+digital+microfluidics+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Low-cost, rapid-prototyping of digital microfluidics devices.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 4, 349-355 (2008).</li>
<li>Fobel, R., Fobel, C., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DropBot%3A+an+open-source+digital+microfluidic+control+system+with+precise+control+of+electrostatic+driving+force+and+instantaneous+drop+velocity+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">DropBot: an open-source digital microfluidic control system with precise control of electrostatic driving force and instantaneous drop velocity measurement.</a> Applied Physics Letters. 102, 193513(2013).</li>
<li>Yafia, M., Ahmadi, A., Hoorfar, M., Najjaran, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-portable+smartphone+controlled+integrated+digital+microfluidic+system+in+a+3D-printed+modular+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Ultra-portable smartphone controlled integrated digital microfluidic system in a 3D-printed modular assembly.</a> Micromachines. 6 (9), 1289-1305 (2015).</li>
<li>Alistar, M., Gaudenz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OpenDrop%3A+an+integrated+do-it-yourself+platform+for+personal+use+of+biochips%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineering%22%5BJournal%5D)">OpenDrop: an integrated do-it-yourself platform for personal use of biochips.</a> Bioengineering. 4 (2), 45(2017).</li>
<li>Khan, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Luminol-based+chemiluminescent+signals%3A+clinical+and+non-clinical+application+and+future+uses%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Biochemistry+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Luminol-based chemiluminescent signals: clinical and non-clinical application and future uses.</a> Applied Biochemistry and Biotechnology. 173 (2), 333-355 (2014).</li>
<li>Agresti, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-throughput+screening+in+drop-based+microfluidics+for+directed+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-throughput screening in drop-based microfluidics for directed evolution.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (9), 4004-4009 (2010).</li>
<li>Microfluidics. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/">https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/</a> (2020).</li>
<li>Busnel, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+capillary+isoelectric+focusing+in+glycerol-water+media+with+a+view+to+hydrophobic+protein+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Evaluation of capillary isoelectric focusing in glycerol-water media with a view to hydrophobic protein applications.</a> Electrophoresis. 26, 3369-3379 (2005).</li>
<li>Chatterjee, D., Shepherd, H., Garrell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+model+for+actuating+liquids+in+a+two+plate+droplet+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Electromechanical model for actuating liquids in a two plate droplet microfluidic device.</a> Lab On A Chip. 9, 1219-1229 (2009).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

La procedura qui descritta consente al lettore di assemblare e testare un sistema EWOD funzionante per l'azionamento delle goccioline e acquisire un'esperienza pratica con le microfluidica. Evitiamo intenzionalmente componenti costosi e campioni chimici. Attualmente, un kit può essere costruito per ~ $ 130 con il componente più costoso è il vetro a colori ottici per l'imaging fluorescente e il microcontrollore, escluso l'involucro acrilicopersonalizzato (tabella complementare 1). Per tale costo, sono inc...

La microfluidica è una fisica, chimica, biologia e ingegneria altamente interdisciplinare per la manipolazione di piccoli volumi di liquidi che vanno dal femtolitro ai microlitri1. La microfluidica è anche un campo molto ampio e attivo; una ricerca web of science restituisce quasi 20.000 pubblicazioni, eppure non c'è letteratura e documenti di revisione sufficienti sull'uso delle microfluidica comestrumento educativo 2. Ci sono due articoli di recensioni perspicaci, anche se obsoleti, di Legge e Fintschenko3,4. Legge introduce gli educatori all'idea di un laboratorio su un chip3. Fintschenko ha sottolineato il ruolo del laboratorio di insegnamento della microfluidica nell'educazione alla matematica dell'ingegneria tecnologica scientifica (STEM) e ha semplificato le filosofie in "insegnare microfluidici" e "usare la microfluidica"4. Una recensione più recente di Rackus, Ridel-Kruse e Pamme nel 2019 sottolinea che oltre ad essere di natura interdisciplinare, la microfluidica è anche un argomento molto pratico2. L'attività pratica relativa alla pratica della microfluidica presta gli studenti all'apprendimento basato sull'indagine e lo rende uno strumento coinvolgente per la comunicazione scientifica e la sensibilizzazione. La microfluidica offre infatti un grande potenziale per l'educazione scientifica sia in contesti formali che informali ed è anche uno "strumento" ideale per enthus ed educare il grande pubblico sull'aspetto interdisciplinare delle scienze moderne.
Esempi come dispositivi a microcanale a basso costo, microfluidica cartacea e microfluidica digitale sono strumenti ideali per scopi educativi. Tra queste piattaforme, le microfluidica digitale rimangono relazioni esoteriche e peer-reviewed basate su microfluidica digitale mancano2. Qui proponiamo di utilizzare la microfluidica digitale come strumento educativo per diversi motivi. In primo luogo, la microfluidica digitale è molto distinta dal paradigma basato su microcanali perché si basa sulla manipolazione delle goccioline e sull'uso delle goccioline come microvessel discrete. In secondo luogo, le goccioline sono manipolate su piattaforme di array di elettrodi relativamente generiche in modo che le microfluidica digitale possano essere intimamente accoppiate con la microelettronica. Gli utenti possono sfruttare un set esteso di componenti elettronici, ora altamente accessibili per le applicazioni fai-da-te per interfacciarsi elettronicamente con goccioline. Pertanto, sosteniamo che la microfluidica digitale può aiutare gli studenti a sperimentare questi aspetti unici ed essere aperti a non attenersi esentemente alla microfluidica a basso numero Reynold basata su microcanali1.
In breve, il campo della microfluidica digitale si basa in gran parte sui fenomeni di elettrowetting, descritti per la prima volta da Gabriel Lippmann5,6. I recenti sviluppi sono stati avviati da Berge all'inizio degli anni '907. Il suo contributo chiave è l'idea di introdurre un isolante sottile per separare il liquido conduttivo dagli elettrodi metallici per eliminare il problema dell'elettrolisi. Questa idea è stata definita elettrowetting su dielettrico (EWOD). Successivamente, la microfluidica digitale è stata reso popolare da diversi ricercatori pionieri8,9. Ora è stato dimostrato un elenco completo di applicazioni, ad esempio, in diagnostica clinica, chimica e biologia, sulla microfluidicadigitale 10,11,12 e, quindi, sono disponibili molti esempi per un ambiente educativo. In particolare, lungo la linea delle microfluidica digitali fai-da-te a basso costo, Abdelgawad e Wheeler hanno precedentemente riportato una prototipazione rapida e a basso costo delle microfluidicadigitale 13,14. Fobel et al., ha anche segnalato DropBot come un sistema di controllo microfluidico digitale open source15. Yafia et al., ha anche segnalato una microfluidica digitale portatile basata su parti stampate in 3D e telefono più piccolo16. Alistar e Gaudenz hanno anche sviluppato la piattaforma OpenDrop alimentata a batteria, che si basa sull'array di transistor ad effetto di campo e sull'azionamento dc17.
Qui presentiamo un kit educativo di microfluidica digitale basato su circuiti stampati di provenienza commerciale (PCB) che consente all'utente di assemblare e ottenere un'esperienza pratica con la microfluidica digitale(Figura 1). La commissione per il servizio per creare PCB da file di progettazione digitale è ampiamente disponibile, e quindi pensiamo che sia una soluzione a basso costo praticabile per l'istruzione a condizione che i file di progettazione digitale possano essere condivisi. La scelta meticolosa dei componenti e la progettazione del sistema sono fatte per semplificare il processo di assemblaggio e creare un'interfaccia con l'intuitivo dell'utente. Pertanto, viene utilizzata una configurazione a una piastra invece di una configurazione a due piastre per evitare la necessità di una piastra superiore. Sia i componenti che i prodotti chimici di prova devono essere facilmente disponibili. Ad esempio, l'involucro alimentare del supermercato viene utilizzato come isolante nel nostro kit.
Per dimostrare la fattibilità del nostro kit, suggeriamo uno specifico esperimento di chimica basato sulla chemiluminescenza del luminol e forniamo il protocollo. La speranza è che l'osservazione visiva della chemiluminescenza possa entusiasmare ed eccitare gli studenti. Il luminol è una sostanza chimica che mostra un bagliore blu se miscelato con un agente ossidante come H2O2 ed è tipicamente usato in medicina legale perrilevare il sangue 18. Nel nostro ambiente di laboratorio, il ferricianuro di potassio funge da catalizzatore. Il luminolo reagisce con lo ione idrossido e forma un dianione. Il dianione reagisce successivamente con l'ossigeno dal perossido di idrogeno per formare acido 5-amminoftalico con elettroni in uno stato eccitato, e il rilassamento degli elettroni dallo stato eccitato allo stato del suolo si traduce in fotoni visibili come un'esplosione di luce blu.
Segnaliamo anche un esperimento di imaging fluorescente con uno smartphone per dimostrare l'integrazione di un diodo emettitore di luce (LED) come fonte di luce di eccitazione. Infine, l'evaporazione delle goccioline è un problema nelle microfluidica, ma viene raramente affrontata. (Un 1 μL di goccia d'acqua viene perso entro 1 h da un substrato aperto3.) Usiamo un atomizzatore basato su un trasduttore piezo ad alta frequenza per convertire l'acqua in nebbia fine. Ciò crea un ambiente umidificato per prevenire l'evaporazione delle goccioline e dimostra l'azionamento delle goccioline a lungo termine (~1 h).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig01.jpg"> Figura 1: Schemi dell'impianto EWOD. (a) Un microcontrollore viene utilizzato per fornire una sequenza di controllo all'elettrodo EWOD. Inoltre, l'umidità è controllata. (b) Schemi del layout PCB. Elettrodi, LED per imaging fluorescente, resistore e transistor ad effetto di campo (FET) sono etichettati. Viene mostrata anche una barra di scala di 1 cm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig02.jpg"> Figura 2: Vista dall'alto del kit. La scheda microcontroller, la scheda di alimentazione ad alta tensione, il PCB EWOD, il sensore di umidità e l'atomizzatore sono etichettati. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Custodia in acrilico</td><td>Fornitore</td><td></td> LOCALE <td>23 cm x 20,5 cm x 6 cm</td></tr><tr><td>Ardunion Uno</td><td>Scheda</td><td>microcontrollore</td><td>Arduino UNO</td></tr><tr>acido<td>acetico</td><td>Sigma Alrich</td><td>695092-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Breadboard</td><td>MCIGICM</td><td>400tie</td><td>4 cm x 7 cm, 400 punti Breadboard senza saldatura, una confezione da 4</td></tr><tr><td>MOSFET Infineon BSP89 H6327</td><td>Mouser</td><td>726-BSP89H6327</td><td>scarico tensione di rottura 240V, resistenza on 4.2 ohm</td></tr><tr><td>acido citrid</td><td>sigma Alrich</td><td>251275-100G</td><td></td></tr><tr><td>Filtro in vetro colorato&nbsp;</td><td>Filtro in vetro colorato</td> <td>Thorlabs</td><td>FGL 530</td> per</tr><tr><td>imaging fluorescente DHT11 sensore di temperatura e umidità</td><td>adafruit</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Multimetro digitale&nbsp;</td><td>Fluke</td><td>17B</td><td></td></tr><tr><td>Isotiocianato di fluoresceina isotiocianato I</td><td>sigma</td><td>Alrich F7250-50MG</td><td>50 mg prezzo, imaging fluorescente</td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Sigma Alrich</td><td>G9012-500ML</td><td></td></tr><tr><td>Alimentatore ad alta tensione per tubo Nixe</td><td>Vaorwne</td><td>NCH6100HV</td><td>Potenza ad alta tensione max dc 235V</td></tr><tr><td>LM2596 tensione</td><td>booster circuito</td><td></td><td></td> boost tensione da 5V a 12 V</tr><tr><td>Luminol</td><td>Sigma Alrich</td><td>123072-5G</td><td>5 g per $ 110</td></tr><tr><td>Pippet</td><td>Thermal Fisher</td><td></td><td>1- 10 ul</td></tr><tr><td>Circuito stampato&nbsp;</td><td>Venditore</td><td></td> locale <td>10 pezzi per $ 60</td></tr><tr><td>Involucro alimentare in plastica</td><td>Kirkland</td><td>Stretch-tite&nbsp;</td><td>involucro per alimenti involucro di plastica per alimenti</td></tr><tr><td>Ferriniuro di potassio</td><td>Merck</td><td>104982</td><td>1 kg</td></tr><tr><td>1N Soluzione di idrossido di potassio (1 mol/l)&nbsp;</td><td>Scharlau&nbsp;</td><td></td> Nastro da ufficio trasparente da <td>1 litro</td></tr><tr><td>3mm</td><td>3M Scotch</td><td></td><td>semitrasparente, utilizzato come diffusore per</td></tr> sale di illuminazione Sale <tr><td></td><td>iodato</td><td></td> di grande valore <td>6 once per $ 7 sale dal supermercato</td></tr><tr><td>Olio di silicone (5Cst)</td> <td>Sigma Alrich</td><td>317667-250ML</td><td>strato idrofobico superiore e strato di riempimento tra elettrodo e saccarosio isolante</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>zucchero da tavola&nbsp; da qualsiasi supermercato, 6 dollari per libbra</td></tr><tr><td>LED blu a montaggio superficiale</td><td>oznium</td><td>3528</td><td>Oznium 20 pezzi di LED a montaggio superficiale PLCC-2, 3528 Dimensioni SMD SMT LED - Resistore a</td></tr><tr><td>montaggio superficiale blu 180k Ohm</td><td>Balance World Inc</td><td></td><td>3mm x 6 mm 1watt</td></tr><tr><td>Resistore a montaggio superficiale 510Ohm</td><td>Balance World Inc</td><td></td><td>resistore di polarizzazione per LED, 3mmx6mm 1watt</td></tr><tr><td>Atomizzatore ad acqua</td><td>Grove&nbsp;</td><td></td><td>frequenza operativa 100 kHz&nbsp; alimentazione votage 5V max 2W&nbsp; Il kit viene fornito con trasduttore ultrasonico</td></tr><tr><td colspan="4">transistor ad alta tensione</td></tr></tbody></table>

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

A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education

Questo documento descrive un kit educativo basato sulla microfluidica digitale. Un protocollo per l'esperimento di chemiluminescenza basato su luminol è riportato come esempio specifico. Ha anche capacità di imaging fluorescente e involucro umidificato chiuso basato su un atomizzatore ad ultrasuoni per prevenire l'evaporazione. Il kit può essere assemblato in un breve periodo di tempo e con un minimo allenamento in elettronica e saldatura. Il kit consente sia agli studenti universitari/laureati che agli appassionati di acquisire un'esperienza pratica in microfluidica in modo intuitivo ed essere addestrati ad acquisire familiarità con la microfluidica digitale.

L'azionamento delle goccioline viene registrato con uno smartphone. I risultati rappresentativi per la chemiluminescenza e l'imaging fluorescente sono visualizzati nella figura 3 e nella figura 4. Per l'esperimento di chemiluminescenza, la goccia di ferricianuro da 10 μL viene azionata per muoversi e mescolare con gocciolamento pre-depositato di 2 μL sull'elettrodo bersaglio, come mostrato nella figura 3</str...

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

This paper describes an educational kit based on digital microfluidics. A protocol for luminol-based chemiluminescence experiment is reported as a ...

Presentiamo un kit didattico di microfluidica digitale basato su un circuito stampato di provenienza commerciale che consente all'utente di ottenere un'esperienza pratica con le microfluidica digitale. Questa è una soluzione praticabile e a basso costo per l'istruzione a condizione che i file di progettazione di PCB digitali possano essere condivisi. Proponiamo di utilizzare la microfluidica digitale come strumento educativo perché le goccioline vengono manipolate su piattaforme generiche di array di elettrodi.Gli utenti possono sfruttare un set esteso di componenti elettronici ora altamente accessibili per le applicazioni fai-da-te per interfacciarsi elettronicamente con le goccioline. A dimostrare la procedura sarà Yu Hao Guo, uno studente laureato del Laboratorio Yang. Inizia saldando i resistori di montaggio superficiale, i transistor e i diodi emettitori di luce sulla scheda PCB.Collegare l'uscita della scheda di alimentazione ad alta tensione alla scheda PCB con i componenti saldati. Quindi collegare la batteria alla scheda booster di tensione per aumentare la tensione da sei volt a 12 volt. Collegare il sensore di umidità, l'atomizzatore piezo ultrasonico e la scheda driver dell'atomizzatore alla scheda del microcontroller.Accendere il microcontrollore utilizzando il codice supplementare fornito. Regolare il resistore variabile della scheda ad alta tensione e utilizzare il multimetro digitale per misurare la tensione dell'elettrodo EWOD. Indossare guanti in nitrile pulito e applicare 10 microlitri di olio di silicone da cinque centistoke sull'area dell'elettrodo utilizzando una micropipetta.Stendere l'olio uniformemente sull'area dell'elettrodo usando un dito. Tagliare un involucro alimentare con dimensioni 2,5 per quattro centimetri e posizionarlo sopra l'elettrodo. Applicare l'olio di silicone sull'area dell'elettrodo utilizzando una micropipetta e diffonderlo uniformemente.Per eseguire un esperimento di chemiluminescenza, posizionare da due a cinque microlitri di soluzione di luminol sull'elettrodo di destinazione utilizzando una micropipetta. Posizionare 10 microlitri dello 0,1% di ferrocianuro di potassio sull'elettrodo che può essere spostato come goccia per l'elettrowetting. Accendere il microcontrollore in modo che la goccia di ferrocianuro di potassio si unisa al luminolo.Per l'imaging fluorescente, tagliare un pezzo di nastro semitrasparente di un centimetro quadrato e posizionarlo tra il diodo emettitore della luce di eccitazione e gli elettrodi EWOD. Attaccare il filtro di vetro ad emissione sulla fotocamera dello smartphone con nastro adesivo e posizionare 10 microlitri della soluzione di ferrocianuro di potassio sugli elettrodi. Registrare il video dell'attuazione delle goccioline utilizzando uno smartphone.Per l'azionamento a goccia a lungo termine, posizionare un millilitro di acqua sull'atomizzatore ad ultrasuoni. Posizionare una goccia di ferrocianuro di potassio e accendere il microcontrollore. Quindi chiudere immediatamente il coperchio del recinto.Controllare l'attuazione della goccia dopo un'ora. Qui viene mostrato un movimento rappresentativo delle goccioline. Per l'esperimento di chemiluminescenza, la goccia di ferrocianuro viene azionata per muoversi e mescolarsi con la goccia di luminolo pre-depositata sull'elettrodo bersaglio a 12 secondi.Qui viene mostrata una configurazione schematica di un LED che funge da sorgente luminosa per l'eccitazione, un nastro da ufficio trasparente semitrasparente come diffusore di luce e il filtro di emissione direttamente collegato alla fotocamera dello smartphone. L'imaging fluorescente della goccia contenente isotiocianato di fluoresceina al buio è visto come risultato del nastro semitrasparente che funge da diffusore per distribuire uniformemente la luce di eccitazione. Per un esperimento a lungo termine, si può osservare un'azionamento delle goccioline di successo.I dati di umidità rappresentativi sotto l'azione di un atomizzatore ad ultrasuoni sono mostrati qui. Questo protocollo può essere utilizzato per sviluppare un kit educativo basato sulla microfluidica digitale. Un esperimento di chemiluminescenza basato su luminolo è riportato come esempio specifico.Il kit può essere assemblato in un breve periodo di tempo e con un allenamento minimo in elettronica. L'esperimento semplificato qui descritto può essere esteso ad altri esperimenti. Ad esempio, un kit di prova della carta può essere utilizzato spostando la goccia sulla carta da assorbire.È inoltre possibile aggiungere un microcontroller con circuito logico di interfaccia per fornire un controllo digitale e una programmabilità più sofisticati. Questo protocollo può avvantaggiare gli appassionati non professionisti nell'apprendere e applicare l'elettronica per far progredire ulteriormente la loro conoscenza del campo.

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Una piattaforma automatizzata versatile per micro-scala Cellulari esperimenti di stimolazione

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

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Qui, dimostriamo un semplice metodo di produzione per microgoccioline di acqua in olio (W/O) controllabili in dimensioni controllabili utilizzando un dispositivo microfluidico centrifugo basato su capillari. Questo metodo richiede solo un piccolo volume di campione e consente una produzione ad alto rendimento. Ci aspettiamo che questo metodo sarà utile per analisi biochimiche e cellulari rapide.

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

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