Method Article

Microfluïdische Platform met multiplexverzending elektronische detectie voor ruimtelijke Tracking van Deeltjes

DOI:

10.3791/55311

⸱

March 13th, 2017

 ,  , 
1School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, 2Institute of Electronics and Nanotechnology, Georgia Institute of Technology, 3Petit Institute for Bioengineering and Biosciences, Georgia Institute of Technology

In This Article

Summary

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

We tonen een microfluïdische platform met een geïntegreerde oppervlakte-elektrode netwerk resistieve pulse sensing (RPS) met code division multiple access (CDMA) combineert, om detectie en afmeting van deeltjes in meerdere microkanalen multiplexen.

Abstract

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

Microfluïdische verwerking van biologische monsters meestal gaat differentiële manipulaties van zwevende deeltjes onder verschillende krachtvelden om ruimtelijk fractioneren van het monster op basis van een biologische eigenschap van belang. Voor de resulterende ruimtelijke verdeling worden gebruikt als assay uitlezing worden microfluïdische inrichtingen vaak microscopisch onderzoek vereisen complexe instrumentatie met hogere kosten en lagere draagbaarheid. Om deze beperking te pakken, hebben we een geïntegreerd elektronisch sensortechnologie ontwikkeld voor gemultiplexte detectie van deeltjes op verschillende locaties op een microfluïdische chip. Onze techniek, genaamd microfluïdische CODES combineert resistief Pulse Sensing met Code Division Multiple Access 2D ruimtelijke informatie te comprimeren tot een 1D elektrisch signaal. In deze paper presenteren we een praktische demonstratie van de microfluïdische CODES technologie op te sporen en de omvang gekweekte kankercellen verdeeld over meerdere microfluïdische kanalen. Alsgevalideerd door de snelle microscopie, het technology nauwkeurig analyseren dichte celpopulaties alle elektronisch zonder de noodzaak van een extern instrument. Als zodanig kunnen de microfluïdische CODES bijdragen dat goedkope geïntegreerde lab-on-a-chip apparaten die zijn zeer geschikt voor de point-of-care tests van biologische monsters.

Introduction

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

Nauwkeurige detectie en analyse van biologische deeltjes zoals cellen, bacteriën of virussen gesuspendeerd in vloeibaar is van groot belang voor diverse toepassingen 1, 2, 3. Goed overeenkwamen groot, microfluïdische apparaten bieden unieke voordelen hiervoor zoals hoge gevoeligheid, zachte monster manipulatie en goed gecontroleerde micro 4, 5, 6, 7. Bovendien kan microfluïdische inrichtingen worden ontworpen om een combinatie van vloeistofdynamica....

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

Protocol

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

1. Ontwerp van Coding Elektroden

Opmerking: Figuur 1a toont de 3-D structuur van het micropatterned elektroden.

  1. Ontwerp een set van vier 7-bit Gold codes voor het coderen van de microfluïdische kanalen 23.
    1. Construct twee lineaire feedback shift-registers (LFSR's), die elk een primitief polynoom.
    2. Gebruik de LFSR een geprefereerde paar 7-bit m -sequences genereren.
    3. Cyclisch verschuiven de voorkeur paar m -sequences en voeg ze in mod 2 tot en met vier verschillende Gold codes te genereren.
  2. Ontwerp de de coderende elektro....

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

Results

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

Een microfluïdische inrichting CODES met vier sensoren verdeeld over vier microkanalen wordt getoond in figuur 1b. In dit systeem is de doorsnede van elk microfluïde kanaal is gemaakt nabij de grootte van een cel, zodat (1) meerdere cellen kan niet via elektroden parallel en (2) cellen blijven nabij de elektroden verhogen van de gevoeligheid passeren . Elke sensor is ontworpen om een ​​unieke 7-bit digitale code te genereren. De inrichting werd vervolgens getest met een .......

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

Discussion

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

Meervoudige puls resistieve sensoren eerder zijn opgenomen in microfluïdische chips 28, 29, 30, 31, 32. In deze systemen werden resistieve pulssensoren ofwel niet gemultiplext 28, 29, 30, 31 of ze verplicht individuele sensoren op v.......

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

Disclosures

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

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

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

This work was supported by National Science Foundation Award No. ECCS 1610995. The authors would like to thank the Institute of Electronics and Nanotechnology and the Parker H. Petit Institute for Bioengineering and Bioscience staff for their support in using shared facilities. The authors also would like to thank Chia-Heng Chu for his help in preparing the manuscript.

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
98% Sulfuric Acid   BDH ChemicalsBDH3074-3.8LP
30% Hydrogen Peroxide  BDH ChemicalsBDH7690-3
TrichlorosilaneAldrich Chemistry235725-100G
NR9-1500PY Negative PhotoresistFuruttex
Resist Developer RD6Furuttex
AcetoneBDH ChemicalsBDH1101-4LP
SU-8 2015 Negative PhotoresistMicrochemSU8-2015
SU-8 DeveloperMicrochemY010200
Polydimethylsiloxane (PDMS)Dow Corning3097358-1004Sylgard 184 Silicone Elastomer Kit
Isopropyl AlcoholBDH ChemicalsBDH1133-4LP
RPMI 1640Corning Cellgro10-040-CV
Fetal Bovine Serum (FBS)Seradigm1500-050
Penicillin-StreptomycinAmrescoK952-100ML
Phosphate-Buffered Saline (PBS)Corning Cellgro21-040-CM
PHD 22/2000 Syringe PumpHarvard Apparatus70-2001
HF2LI Lock-in AmplifierZurich Instrument
HF2TA Current AmplifierZurich Instrument
Eclipse Ti-U MicroscopeNikon Corporation
DS-Fi2 High-Definition Color Camera Nikon Corporation
v7.3 High-speed CameraPhantom
PCIe-6361 Data Acquisition Board National Instruments781050-01
BNC-2120 Shielded Connector BlockNational Instruments777960-01 
PX-250 Plasma Treatment SystemNordson MARCH 

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. De Roy, K., Clement, L., Thas, O., Wang, Y., Boon, N. Flow cytometry for fast microbial community fingerprinting. Water Res. 46 (3), 907-919 (2012).
  2. Vives-Rego, J., Lebaron, P., Nebe-von Caron, G. Current and future applications of flow cytometry in aquatic microbiology. FEM....

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

Microfluidic CODESResistive Pulse SensingCode Division Multiple AccessParticle DetectionMicrofluidic ChannelsCell SizingLab on a ChipPoint of Care TestingElectronic SensingSpatial Tracking

Related Articles