Name: 열가 소성 Microfluidic 채널 제작 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-02-03T23:56:00.000+00:00
Duration: 16 min
Description: 배우세요 열가 소성 마이크로플루이딕 채널 제작 및 고상 추출을 이용한 핵산 분리 방법입니다. 이 기술은 PCR 증폭 및 진단 응용에 활용될 수 있습니다.

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microfluidic 채널 순환 폴리올레핀 (Zeonex ® 690R, Zeon 화학 주식 회사, 루이빌, KY)에 가공하고 있습니다. Zeonex는 다공성 모놀 형성에 사용되는 조명 감독 화학에 필수적인 어떤, 136 ° C의 유리 전이 온도 (T g)를 보유하고 투명 UV 있습니다. microchannels은 microfluidic 플랫폼의 부정 (반전) 기능을 가진 니코 electroformed 마스터 - 곰팡이와 마이크로 핫 엠보싱으로 가공하고 있습니다. 핫 엠보싱은 다음과 같이 이루어집니다 : <ol><li> 몰드 및 고분자 기판은 두 병렬 금속 platens 사이에 위치하고 있습니다. </li><li> platens는 Zeonex의 T g 이상 30 º C입니다 엠보싱 온도 (166 ° C)까지 가열합니다. </li><li> platens 그런 다음 약 5 분 함께 누르면되고 압력은 최대 250 PSI에서 관리하고 있습니다. </li><li> 몰드와 기판은 다음 1-2 분 냉각 허용 가열 platens에서 제거하고 수동으로 서로 구분됩니다. </li><li> 1.5 mm 직경의 웰스는 샘플 소개 및 수집 채널의 끝에 뚫고있다. </li><li> 양각 플라스틱 기판은 다음 열 동봉된 microfluidic 채널을 형성 Zeonex의 다른 조각와 결합됩니다. 양각 기판과 커버 조각은 UV - 오존 또는 씰링 효율을 향상시키고 동봉된 채널 구조 (Bhattacharyya 및 Klapperich, 2007)의 충실도를 보장하기 전에 열 본딩을 처리 플라즈마 수 있습니다. </li></ol> 플라스틱 microfluidic 채널에서 고체 상 추출 (SPE) 칼럼의 제작 고체 단계의 제작은 두 단계로 이루어집니다. 처음에는 가공 microchannels은 플라스틱 장치 SPE 열의 접착력을 향상시키기 위해 표면을 수정합니다. 표면 photopolymerization 통해 이식하는 것은 고분자 microchannels의 벽을 functionalize하는 데 사용됩니다. 다음과 같이 접목 과정은 다음과 같습니다 : <ol><li> microchannels은 수소 초록 photoinitiator됩니다 3 % benzophenone와 에틸렌 diacrylate (EDA) 및 메틸 메타 크릴 레이트 (MMA)의 1:1 혼합으로 가득합니다. EDA, MMA와 benzophenone는 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO에서 구입한 있습니다. </li><li> 칩은 자외선 노출기구 (CL - 1000 자외선 Crosslinker, UPV 주식 회사, 업랜드, CA)에서 254 nm의 UV 파장 200 MJ / cm 2의 에너지 10 분 후 UV - 조사입니다. 접목은 두번째 단계에서 모놀의 준비에 사용되는 중합 혼합물 내에 통합 얻을 표면 닿는 고분자 사슬에 H - 추출 중합 및 결과를 통해 발생합니다. </li><li> 초과 단량체는 진공 열망​​을 사용하여 메탄올 15 μL와 rinsing하여 채널에서 제거됩니다. </li></ol> photografting 과정 후, microporous 고분자 모놀은 microchannels 내에 형성되는 DNA 추출에 대한 모함 실리카는 입자. 다음과 같이 다공성 모놀리스는 원래의 장소에 준비가되어 있습니다 : <ol><li> 표면으로 바뀌었 채널 BuMA (15 % WT), EDMA (10 % WT), 1 - dodecanol (52.5 % WT), cyclohexanol (22.5 % WT), DMPAP 구성된 모놀 전구체 혼합물과 관련하여 (1 % WT로 채워집니다 단량체)와 0.7 μm의 실리카 입자 (사전 폴리머 혼합물의 전체 볼륨에 대하여 15 %)합니다. 실리카 microspheres는 Polysciences 주식 회사 (워링턴, PA)에서 구입한 및 단량체와 porogenic 용제는 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO에서 구입한 있습니다. </li><li> 이 칩은 중합을 시작 1.1 분 200 MJ / cm 2 UV crosslinker에서 UV로 조사하고, 초과 모노머는 진공 열망을 사용하여 메탄올 15 μL와 rinsing하여 채널에서 제거됩니다. </li><li> 유체 연결 (NanoPorts TM 연결 업처치 과학, 오크 하버, WA) 다음 microfluidic 채널의 도입 및 수집 우물에 첨부됩니다. </li><li> 다공성 모놀은 다음 100mL/hour의 유량에서 주사기 펌프를 사용하여 적어도 30 분 메탄올로 다시 세탁 있습니다. </li></ol> 플라스틱 microfluidic 채널에서 CNT 용해 모놀의 제작 CNT (탄소 나노튜브) 용해 모놀의 제작은 두 단계로 이루어집니다. 먼저, 가공 microchannels은 플라스틱 장치에서 SPE 열에 대한 것과 동일한 방식으로 표면에 수정 (이식할)입니다. photografting 과정 후, microporous 고분자 모놀은 다중 벽의 탄소 나노튜브를 임신되는 microchannel 내에 형성됩니다. 다음과 같이 다공성 모놀리스는 원래의 장소에 준비가되어 있습니다 : <ol><li> 다중 벽으로 둘러싸인 나노튜브는 2.27M의 농도에 cyclohexanol에 resuspended 있습니다. 이 resuspension는 50 %의 진폭에서 30 분 ultrasonicated 및 sonifier 세포 방해 (함께 50 %의 듀티 사이클이다 Sonifier S - 250초음파 브랜슨, 단베리, CT)에 의해 제조 D. sonication은 CNTs의 효율적이고 안정적​​인 0.5M 정지를 제공했습니다. CNTs는 Nanolabs (브라이튼, MA)에서 구입했다. </li><li> 표면 수정된 채널 이제 cyclohexanol의 솔루션 + CNTs를 사용 제외하고 유사한 모놀 전구체 혼합물로 채워지게된다. 모놀리스 혼합물은 BuMA (15 % WT), EDMA (10 % WT), 1 - dodecanol (52.5 % WT), 그리고 cyclohexanol + CNTs (22.5 %의 WT)로 구성되어 있습니다. 이 솔루션에 photoinitiator의 DMPAP는 (단량체에 대하여 WT 1.13 %)이 추가됩니다. 단량체, porogenic 솔벤트와 DMPAPA는 시그마 - 알드리치, 세인트 루이스, MO에서 구입한 있습니다. </li><li> 이 칩은 중합을 시작하는 데 0.9 분 120 MJ / cm 2 UV crosslinker의 UV와 함께 조사합니다. 장치는 crossliker에서 180도 뒤집힌 120 MJ / cm 2 또 다른 0.9 분 조사입니다. 초과 단량체는 진공 열망​​을 사용하여 메탄올 50 μL와 rinsing하여 채널에서 제거됩니다. </li><li> 유체 연결 (NanoPorts TM 연결 업처치 과학, 오크 하버, WA) 다음 microfluidic 채널의 도입 및 수집 우물에 첨부됩니다. </li></ol> CNT 용해 모놀리스와 함께 사용하기위한 세균 샘플 준비 박테리아 샘플에 대한 샘플 준비 채널을 막히는 것을 피하기 위해 샘플이 매우 너무 집중되지 않도록 600nm에서 광학 밀도 측정을 복용 포함됩니다. <ol><li> 미디어 박테리아와 600nm에서 OD 읽기를 가지고, 이것은 biophotometer (Eppendorf BioPhotometer, Eppendorf 과학 주식 회사, 베리, NY)으로 이루어집니다. OD의 수치가 범위 0.18-0.25 A. 이내에 가을까지 샘플을 희석 </li><li> 5 분 6,500 RPM에서 샘플을 원심과 뜨는을 가만히 따르다. </li></ol> 용해 <ol><li> GuSCN에 Resuspend 박테리아 * + 0.01 % SDS + 4% Proteinase K (0.8mg/ml). 소용돌이 간단히 (미디어에서 박테리아의 1ml 1ml GuSCN에 resuspended해야합니다.) Proteinase K는 세균의 DNA에 붙어 있으며 DNAases 및 RNAases을 억제하는 단백질을 denaturing와 원조에 대한 해결책에 추가되었습니다. proteinase K의 추가적인 장점은 또한 그람 음성 세균은 일반적으로 더 많은 단백질을 가지고 있지만, 그람 양성 세균 및 그람 음성 세균의 세포 벽 모두 단백질의 대량 (포함되기 때문에 바람직 세포 벽의 단백질을 무너 뜨와 에이즈는 것입니다 ). chaotropic 버퍼 또한 세제는 세포 벽을 방해하면서 단백질 denaturing와 proteinase K를 에이즈. Proteinase K와 guanidinium thiocyanate의 (GuSCN)은 Qiagen 주식 회사 (발렌시아, CA)에서 구입했다. SDS는 (나트륨 Dodecyl의 황산) 피어스 (록퍼드, IL)에서 구입했습니다. </li><li> 즉시 피크 튜브에 연결된 주사기에 샘플을로드합니다. 더 공기가 시스템에 없다는 것을 때문에 주사기 대기음. nanoport 및 채널에 튜브를 연결합니다. </li></ol> KDS100 주사기 펌프는 (KD 과학, 홀리스튼, MA 제조) 실험에 사용되며 사용되는 유량은 모든 단계에 450 μL / 시간가되었습니다. 450ul/hr에서 샘플 용해 채널을 흐름. <ol><li> 샘플을 수집하고 SPE를 통해 DNA 추출 (DNA 추출 프로토콜을 참조)을 참조하십시오. 참고 : 정지가 GuSCN 있기 때문에이 박테리아 샘플,로드 2 단계를 수행하지 않아도됩니다 *. </li></ol> DNA 추출 프로토콜 추출 절차는 3 단계로 구성되어 있습니다 : <ol><li> 로드합니다. </li><li> 워시 </li><li> Elute. </li></ol> KDS100 주사기 펌프는 (KD 과학, 홀리스튼, MA 제조) 실험에 사용되며 사용되는 유량은 300 μL / 모든 단계에 대한 시간이었습니다. 하중 <ol><li> 실험을 시작하기 전에 1-2 분 chaotropic 버퍼와 채널 (GuSCN * guanidinium thiocyanate) 조건. </li><li> 1시 1분 비율로 chaotropic 버퍼로 샘플을 섞는다. </li><li> 3 분위한 채널을 통해 흐름 샘플 혼합합니다. </li></ol> 빨래 <ol><li> 2 분 70 %의 에탄올로 채널을 씻으십시오. </li><li> 2 분 100 %의 에탄올로 채널을 씻으십시오. </li></ol> Elute <ol><li> 3 분위한 millipore 물에 추출한 DNA를 Elute. 정화의 15 μL, PCR - 준비 DNA를 수집합니다. </li></ol> * Qiagen 키트 (버퍼 RLT)에서 GuSCN가 사용되었습니다.

<ol><li>Bhattacharyya, A., Klapperich, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+and+chemical+analysis+of+plasma+and+ultraviolet-ozone+surface+treatments+for+thermal+bonding+of+polymeric+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Mechanical and chemical analysis of plasma and ultraviolet-ozone surface treatments for thermal bonding of polymeric microfluidic devices.</a> Lab Chip. 7, 876-882 (2007).</li>
</ol>

저자들은 공개할 사항이 없습니다.

열가 소성 microfluidic 채널 제작

Fabrication of the Thermoplastic Microfluidic Channels

우리가 실험실에서, 우리는 성공적으로 직접 폴리머 / nanoparticle 합성 microscale 용해와 고체 상 추출 컬럼을 사용하여 인간의 혈액, 소변 및 대변의 microliter과 submicroliter 볼륨에서 핵산을 격리합니다. 회수 샘플 추가 정리없이 PCRable 아르 집중, 소량의 샘플입니다. 여기서 우리는 핫 엠보싱 및 열 실링을 사용하여 열가 소성 microfluidic 칩을를 조작하는 방법을 보여줍니다. 그렇다면, 우리는 합성 고체 위상 열을 형성 밀봉된 칩을 통해 현장 조명 감독 접목 표면 중합에 사용하는 방법을 보여줍니다. 우리는 접목과 세균 세포의 용해를위한 탄소 나노튜브 / 고분자 복합 열 중합 보여줍니다. 그렇다면 우리는 실리카 / 폴리머 복합 컬럼을 사용하여 칩 샘플로부터 핵산의 견고한 위상 추출 다음에 용해 과정을 보여줍니다. 첨부 프로토콜은 용해와 고체 상 추출 컬럼을 모두 만드는 방법에 대한 자세한 지침이 포함되어 있습니다.

여기 핫 엠보싱 및 열 실링을 사용하여 열가 소성 microfluidic 칩을를 조작하는 방법을 보여줍니다. 그럼 우리가 합성 고체 위상 열을 형성 밀봉된 칩을 통해 현장 조명 감독 접목 표면 중합에 사용하는 방법을 보여줍니다.

열가 소성 Microfluidic 채널 제작

본 연구실에서는 ...을 사용하여 마이크로리터 및 서브마이크로리터 부피의 인간 혈액, 소변 및 대변으로부터 핵산을 성공적으로 직접 분리하였습니다.

안녕하세요, 저는 BU에 있는 Dr. Katherine KLAS 연구실에서 박사 학위를 마친 Aida Pria입니다. 오늘은 마이크로 핫 엠보싱과 열 접합을 이용한 열가소성 마이크로 유체 장치의 제작 방법을 시연하겠습니다. 이어서 실리카 입자를 포함하는 고체상을 이용한 핵산 분리 방법을 시연할 예정이며, 이렇게 추출된 핵산은 PCR 증폭 검출이나 기타 진단 모듈에 사용할 수 있습니다.안녕하세요, 저는 보스턴 대학교의 생물 의학 마이크로 소자 및 미세환경 연구실(biomedical micro devices and Microenvironments Laboratory)의 대학원생 도미니카 칼린스키(Dominika Kalinski)입니다. 저는 탄소 나노튜브 용해 모놀리스의 형성과 마이크로 유체 소자, 그리고 DNA 추출을 위한 고상 추출 모놀리스의 형성과 마이크로 유체 소자에 대해 말씀드리고자 합니다. 오늘은 열가소성 마이크로 유체 채널 내에서 마이크로 스케일 용해 컬럼 및 고상 추출 컬럼을 제작하고 응용하는 실험을 시연하겠습니다.이 컬럼들은 박테리아 세포 용해 및 세포 용해물로부터 핵산을 분리하는 데 사용할 수 있습니다. 과정의 첫 번째 단계는 미세유체 장치의 제작입니다. 환형 폴리올레핀의 경우, 상표명 xx XX six 90 R로 제공되는 폴리머를 사용하며, 이는 유리 전이 온도가 136 °C이고 UV 투과성이 있습니다.마이크로 유체 채널 내에 다공성 모놀리스를 제작하는 데 사용되는 광유도 화학 반응에서는 UV 투과도가 매우 중요합니다. 이 마이크로 유체 플랫폼은 마이크로 핫 엠보싱과 열 접합을 이용하여 제작됩니다. 먼저, 마이크로 핫 엠보싱 공정을 시연하겠습니다.먼저 니켈 코발트 전계 형성 몰드인 마스터 몰드로부터 시작하는데, 이 몰드는 미세유체 플랫폼에 필요한 형상의 음각 또는 반전된 특징을 가지고 있습니다. 그런 다음 플라스틱 기판 위에 필요한 형상 부분에 Zion Nex 펠렛을 배치합니다. 이후 몰드를 핫프레스에 넣고, 폴리머의 유리 전이 온도보다 30°C 더 높게 가열합니다.그 다음 다른 금속판으로 덮고, 50에서 500 PSI 사이의 적절한 압력으로 가압합니다. 5분 후, 압력을 해제하고 PLA를 제거합니다. 이를 잠시 식힌 다음, 두 판을 수동으로 분리하여 기판에서 몰드를 떼어냅니다.기판의 모습은 이와 같습니다. 몰드에서 분리한 후, 채널 양 끝에 1.5 millimeter 구멍을 뚫어 도입 및 수집

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Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

출처: Kurz, D. L. 외 다공성 매질에서 생체 클로깅을 연구하기 위한 마이크로플루이딕 플랫폼. J. Vis. 경험 (2022)이 영상은 바이오필름 형성을 연구하기 위해 마이크로플루이딕 장치를 사용하는 방법을 시연합니다. 박테리아 현탁액이 마이크로채널에 주입된 후 바이오필름 현상을 위해 배양합니다. 그 후 유동을 재개하고, 압력 모니터링과 영상을 사용하여 시간에 따른 바이오필름 형성과 기공 폐쇄를 감지합니다.

바이오필름 형성 중 실시간 영상 및 압력 추적을 위한 마이크로유체 장치

마이크로 - 온 - 칩 플랫폼은 포토 리소그래피 리플 로우 레지스트 기술, 소프트 리소그래피, 그리고 미세 유체의 조합에 의해 개발되었다. endothelialized 마이크로 플랫폼은 생체 내 미세 혈관에서의 3 차원 (3D) 구조를 모방 제어 지속적인 혈류의 흐름에서 실행하고, 고품질의 실시간 영상을 허용하고 미세 혈관 연구에 적용 할 수 있습니다.

멀티 깊이 원형 단면 Endothelialized 마이크로 채널 - 온 - 칩의 개발을위한 절차

홈마이크로유체 채널을 통과하는 2개의 인접한 유체는 사전 중합체 코어 주위의 칼집을 형성하도록 지시될 수 있다; 따라서 모양과 단면을 모두 결정합니다. 티올 클릭 화학과 같은 광숙련 중합화는 코어 유체를 소정의 크기와 모양으로 미세화로 빠르게 고화시키는 데 적합합니다.

미리 설계된 크기와 모양의 중합체 및 바이오 하이브리드 섬유의 미세 유체 제조

표시 하 고 적외선 빛 영상에 대 한 투명 한 뷰-포트 플라스틱 미세 소자의 제조에 대 한 프로토콜을 설명 합니다.

뷰-포트 표시 하 고 적외선 빛에 투명 한 플라스틱 미세 소자를 제작 하기 위한 소프트 리소 절차

측 벽 변형 된 미세 채널 흐름 제어, 입자 처리, 채널 차원 사용자 지정 및 사용 하는 동안에 다른 재구성을 제공 합니다. 우리는 그들의 모양을 변경할 수 있는 핀의 배열을 측 벽으로 미세 채널을 조작 하는 방법을 설명 합니다.

재구성 가능한 미세 채널 핀 분할 측 벽

여러 가지 방법입니다 미세 장치에 포함 된 비 직사각형 섹션의 채널의 제조에 사용할 수 있습니다. 그들의 대부분을 다단계 제조 하 고 광범위 한 맞춤 포함. 이 문서에서 한 단계 접근입니다 순차적 습식된 에칭에 의해 다른 기하학적 횡단면의 미세 채널 제조에 대 한 보고 됩니다.

1 단계 접근입니다 미세 채널 순차적 습식된 에칭 프로세스에 의해 다른 형상 섹션의 조작

이 프로토콜의 MY133-V2000 아닌 구조와 용액 microchannels 일치 하지 않을 굴절율 때문에 자주 발생 하는 아티팩트를 제거 하기 위해 미세 소자의 제작을 설명 합니다. 이 프로토콜 캡슐화 된 장치, 화학적 그리고 기계적으로 접착을 향상을 압축 하는 아크릴 홀더를 사용 합니다.

생물 의학 마이크로 대 한 굴절 인덱스 일치 장치 제조

여기에서 우리는 최소한의 재정적 및 시간 적 투자로 맞춤형 미세 유체 장치를 설계하고 제작하는 프로토콜을 제시합니다. 목표는 생물 의학 연구 실험실 및 교육 환경에서 미세 유체 기술의 채택을 용이하게하는 것입니다.

연구 및 교육 응용 프로그램을 위한 맞춤형 미세 유체 장치의 신속한 제조

미세 유체 공학은 진단 테스트 개발을위한 강력한 도구입니다. 그러나 값비싼 장비와 재료, 힘든 제조 및 취급 기술이 필요한 경우가 많습니다. 여기에서는 저비용 및 사용이 간편한 환경에서 자성 마이크로 및 나노 입자 기반 면역 분석을위한 아크릴 미세 유체 장치의 제조 프로토콜에 대해 자세히 설명합니다.

컴퓨터 수치 제어 자기 나노 입자 기반 면역 분석에 대한 엇갈린 제한이있는 미세 유체 아크릴 장치의 마이크로 밀링

본 프로토콜은 고해상도 현미경 이미징과 동시 압력 차이 측정을 결합하여 준 2D 다공성 배지에서 생물막 발달을 연구하는 미세 유체 플랫폼을 설명합니다. 이 플랫폼은 다공성 매체의 공극 크기와 유체 유속이 생물 막힘에 미치는 영향을 정량화합니다.

다공성 매체의 생물 막힘을 연구하기 위한 미세유체 플랫폼

배우세요 열가 소성 마이크로플루이딕 채널 제작 및 고상 추출을 이용한 핵산 분리 방법입니다. 이 기술은 PCR 증폭 및 진단 응용에 활용될 수 있습니다.

열가 소성 Microfluidic 채널 제작

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