Method Article

-Capillaire gebaseerde centrifugale microfluïdische apparaat voor Grootte-controleerbare Vorming van Monodisperse microdruppels

DOI:

10.3791/53860

⸱

February 22nd, 2016

 ,  ,  ,  , 
1Department of Computational Intelligence and Systems Science, Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Institute of Technology, 2Graduate School of Bioscience and Biotechnology, Tokyo Institute of Technology, 3Department of Mechanical Engineering, Keio University, 4PRESTO, Japan Science and Technology Agency

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier demonstreren we een eenvoudige productiemethode voor grootte-controleerbare, monodisperse, water-in-olie (W/O) microdruppeltjes met behulp van een capillair-gebaseerd centrifugaal microfluïdisch apparaat. Deze methode vereist slechts een klein monstervolume en maakt hoogwaardige productie mogelijk. We verwachten dat deze methode nuttig zal zijn voor snelle biochemische en cellulaire analyses.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier tonen we een eenvoudige werkwijze voor de snelle productie van grootte regelbaar, monodisperse, W / O microdruppels met een capillair-gebaseerde centrifugale microfluïdische apparaat. W / O microdruppeltjes zijn onlangs gebruikt krachtige methoden die het mogelijk maken geminiaturiseerde chemische experimenten. Daarmee wordt de ontwikkeling van een veelzijdige werkwijze ter verkrijging monodisperse W / O microdruppels nodig. We hebben een werkwijze voor het monodisperse W / O microdruppels op basis van een capillair gebaseerde centrifugaal assymmetrische co-flowing microfluïdische apparaat ontwikkeld. Gelukt het regelen van de omvang van de microdruppeltjes door aanpassing van de capillaire opening. Onze methode vereist apparatuur die gemakkelijker te gebruiken dan bij andere microfluïdische technieken, vereist slechts een klein volume (0,1-1 ul) van de monsteroplossing voor inkapseling, en maakt de productie van honderdduizenden aantal W / O microdruppeltjes per seconde . Wij verwachten dat deze methode zal biologische studies dat kostbare biologische s nodig te helpenamples door behoud van de volume van de monsters voor snelle kwantitatieve analyse biochemische en biologische studies.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W / O microdruppeltjes 1-5 hebben vele belangrijke toepassingen voor de studie van de biochemie en biotechnologie, waaronder eiwitsynthese 6, 7 eiwitkristallisatie, emulsie PCR 8,9, celinkapselende 10 en constructie van kunstmatige celachtige systemen 5,6. W / O microdruppeltjes voor deze toepassingen produceren belangrijke criteria zijn controle grootte en monodispersibility van het W / O microdruppels. Microfluïdische inrichtingen voor het maken monodisperse, grootte regelbaar W / O microdruppeltjes 11 zijn gebaseerd op de co-stromende 12,13 methode, flow scherpstelmethode ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Fabricage van een capillair-gebaseerde microfluïdische apparaat

  1. Opzetten van de houders
    Opmerking: De houder ontwerp is weergegeven in figuur 2A.
    1. Knip elk van de vier schijven van de houders (Figuur 2A (i) - (iv)) van 2 mm dikke polyacetaal kunststof plaat met een freesmachine. Gebruik de volgende afmetingen voor elk van de vier schijven van de houder: (i) disc 1 8,5 mm diameter, capillaire opening (CH) diameter 1,3 mm, schroefgat (SH) diameter 1,8 mm; (Ii) 2 disc diameter 8,7 mm, 2,0 mm diameter CH, SH diameter 1,8 mm; (Iii) 3 disc diameter 8,7 mm, diameter 0,5 mm CH, S....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

In deze studie presenteren we een eenvoudige methode voor het genereren van cel-sized W / O microdruppels met een capillaire gebaseerde centrifugale microfluïdische inrichting (figuur 1). Het microfluïdische apparaat bestond uit een capillaire houder (figuur 2B), twee glazen capillairen (binnenste en buitenste glazen capillairen in figuur 3C), en een microbuis met een olie zoals surfactant. We ingespoten 0,1 ul van het monster oplossing .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Gebruik van dit apparaat de monodisperse W / O microdruppels werden gegenereerd door Plateau-Rayleigh instabiliteit van een jet-stroom 17. Microscopisch onderzoek niet de aanwezigheid van volgdruppels niet onthullen. Bij de vervaardiging van de inrichting, drie kritische stappen zijn essentieel voor succesvol genereren monodisperse W / O microdruppels. Enerzijds een rechte oliestroom die oppervlakteactieve stof en een waterige oplossing te leveren, moet de capillaire openingen van vier schijven aangebracht in.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Er zijn geen belangenconflicten verklaard.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door het PRESTO-onderzoeksgebied "Ontwerp en Controle van Cellulaire Functies" van de Japan Science and Technology Agency (JST), een Grant-in-Aid voor Wetenschappelijk Onderzoek van Innovatieve Gebieden "Moleculair Robotiek" (Projectnr. 24104002) van het Ministerie van Onderwijs, Cultuur, Sport, Wetenschap en Technologie (MEXT), Japan, Grant-in-Aid voor Jonge Wetenschappers (A) (Projectnr. 24680033) en Wetenschappelijk Onderzoek (B) (Projectnr. 26280097) van de Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), en de Creative Design voor Bioscience en Biotechnology cursus van de School of Bioscience en Biotechnology in Tokyo Tech.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
2-mm-dikte polyacetaal kunststof plaatGereedschapNikkyo Technos, Co., Ltd. (Japan)244-6432-08
FreesmachineGereedschapRoland DG Co., Ltd. (Japan)MDX-40A
End Mill RSE230-0.5*2.5GereedschapNS Tool Co., Ltd. (Japan)01-00644-00501
M2*40 schroevenGereedschapJujo Synthetic Chemistry Labo. (Japan)0001-024
Glas capillair pullerGereedschapNarishige (Japan)PC-10
MicroforgeGereedschapNarishige (Japan)MF-900
Binnen glas capillairGereedschapNarishige (Japan)G-1
Buiten glas capillairGereedschapWorld Precision Instruments Inc. (USA)1B200-6
1,5 ml steekproefbuisjeGereedschapINA OPTIKA CO.,LTD (Japan)ST-0150F
HexadecaanReagensWako Pure Chemical Industries Ltd. (Japan)080-03685 
Sorbitaan monooleaat (Span 80)ReagensTokyo Chemical Industry Co., Ltd. (Japan)S0060
Milli Q-systeemReagensMerck Millipore Corporation (Duitsland)ZRQSVP030
Zwenkbare mini-centrifugeGereedschapHitech Co., Ltd. (Japan)ATT101
Digitaal microscoopGereedschapKEYENCE Corporation (Japan)VHX-2001

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. Reactions in droplets in microfluidic channels. Angew. Chem., Int. Ed. 45 (44), 7336-7356 (2006).
  2. Huebner, A., et al. Microdroplets: a sea of applications? Lab Chip. 8, 1244-1254 (2008).
  3. Taly, V., Kelly, B. T., Griffiths, A. D.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Capillary based Centrifugal Microfluidic DeviceMonodisperse Microdroplet FormationSize controllable MicrodropletsWater in Oil MicrodropletsCentrifugal MicrofluidicsCapillary Orifice ControlMicrodroplet GenerationMicrofluidic Device AssemblyCentrifuge OperationMicrodroplet Size Control

Related Articles