Microfluïdische Acoustophorese voor flowthrough scheiding van gramnegatieve bacteriën met behulp van Aptamer Affinity Beads

Summary

Dit artikel beschrijft de fabricage en werking van microfluïdische acoustophoretische chips met behulp van de microfluïdische acoustophoresis-techniek en aptamer-gemodificeerde microbeads die kunnen worden gebruikt voor snelle, efficiënte isolatie van Gram-negatieve bacteriën uit een medium.

Abstract

Dit artikel beschrijft de fabricage en werking van microfluïdische acoustophoretische chips met behulp van een microfluïdische acoustophoresis-techniek en aptamer-gemodificeerde microbeads die kunnen worden gebruikt voor de snelle, efficiënte isolatie van Gram-negatieve bacteriën uit een medium. Deze methode verbetert de scheidingsefficiëntie met behulp van een mix van lange, vierkante microkanalen. In dit systeem worden het monster en de buffer via een stroomregelaar in de inlaatpoort geïnjecteerd. Voor kraalcentrering en monsterscheiding wordt wisselstroom toegepast op de piëzo-elektrische transducer via een functiegenerator met een eindversterker om akoestische stralingskracht in het microkanaal te genereren. Er is een gespleten kanaal bij zowel de inlaat als de uitlaat, waardoor gelijktijdige scheiding, zuivering en concentratie mogelijk is. Het apparaat heeft een herstelpercentage van >98% en een zuiverheid van 97,8% tot een dosisconcentratie van 10x. Deze studie heeft een herstelsnelheid en zuiverheid aangetoond die hoger is dan de bestaande methoden voor het scheiden van bacteriën, wat suggereert dat het apparaat bacteriën efficiënt kan scheiden.

Introduction

Microfluïdische platforms worden ontwikkeld om bacteriën te isoleren uit medische en omgevingsmonsters, naast methoden op basis van diëlektrische overdracht, magnetoforese, kraalextractie, filtering, centrifugale microfluïdica en traagheidseffecten, en oppervlakteakoestische golven ^1,2. De detectie van pathogene bacteriën wordt voortgezet met behulp van polymerasekettingreactie (PCR), maar het is meestal bewerkelijk, complex en tijdrovend ^3,4. Microfluïdische acoustophoresesystemen zijn een alternatief om dit aan te pakken door middel van een redelijke....

Protocol

1. Microfluïdisch acoustophoresis chip ontwerp

OPMERKING: Figuur 1 toont een schema van de scheiding en verzameling van doelmicrobeads uit microkanalen door acoustophorese. De microfluïdische acoustophoresis chip is ontworpen met een CAD programma.

1. Ontwerp een microfluïdische acoustophoresis-chip die een mengsel van aptamer-gemodificeerde kralen en streptavidin-gecoate polystyreen (PS) kralen die overeenkomen met de grootte van bacteriën gebruikt om de scheidingsprestaties van het apparaat te bestuderen.
2. Ontwerp een microfluïdische acoustophoresechip die PS-kralen verzamelt ....

Results

Figuur 5 toont het beeld van de kraalstroom als functie van de PZT-spanning (UIT, 0,1 V, 0,5 V, 5 V). In het geval van de acoustophoretische chip die in deze studie werd geïntroduceerd, werd bevestigd dat naarmate de spanning van de PZT toenam, de centrale concentratie van de 10 μm grote kralen toenam. De meeste kralen van 10 μm waren geconcentreerd in het midden bij 5 V van de PZT-spanning. Door dit resultaat werd een resonantiefrequentie van 3,66 MHz gegenereerd in een eenkanaals functiege.......

Discussion

We ontwikkelden een sonische levitatie microfluïdisch apparaat voor het vangen en overbrengen van GN-bacteriën uit kweekmonsters met hoge snelheid op basis van een continu lopende methode op basis van hun grootte en type, en aptamer-gemodificeerde microbeads. Het lange, vierkante microkanaal maakt een eenvoudiger ontwerp en een grotere kostenefficiëntie voor 2D-acoustophorese mogelijk dan eerder gemeld 20,21,22,23,24,25,26.^.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 µm polystyrene microbeads	Bang Laboratories	PS04001	Cell size beads
10 µm Streptavidin-coated microbeads	Bang Laboratories	CP01007	Aptamer affinity beads
4-inch Silicon Wafer/SU-8 mold	4science	29-03573-01	Components of chip
Aptamer	Integrated DNA Technologies	GN3-6'	RNA for bacteria conjugation
Borosilicate glass	Schott	BOROFLOAT 33	Components of chip
Centrifuge	Daihan	CF-10	Wasing particles
Cyanoacrylate glue	3M	AD100	Attach PZT to microchip
Escherichia coli DH5α	KCTC	KCTC2571	Target bacteria
Functional generator	GW Instek	AFG-2225	Generate frequency
High-speed camera	Photron	FASTCAM Mini	Observation of separation
Hot plate	As one	HI-1000	Heating plate for curing of liquid PDMS
KOVAX-SYRINGE 10 mL Syringe	Koreavaccine	22G-10ML	Fill the microfluidic acoustophoresis channel with bubble-free demineralized water.
Liquid polydimethylsiloxane, PDMS	Dow Corning Inc.	Sylgard 184	Components of chip
LB Broth Miller	BD Difco	244620	Cell culture (Luria-Bertani medium)
Microscope	Olympus Corp.	IX-81	Observation of separation
PBS buffer	Capricorn scientific	PBS-1A	Wasing bacteria
PEEK Tubes	Saint-Gobain Ppl Corp.	AAD04103	Inject or collect particles
Piezoelectric transducer	Fuji Ceramics	C-213	Generate specific wave in channel
Power amplifier	Amplifier Research	75A250A	Amplify frequency
Pressure controller/μflucon	AMED	AMED-μflucon	Control of air pressure/flow controller
Tris-HCl buffer	invitrogen	15567027	Wasing particles
Tube rotator	SeouLin Bioscience	SLRM-3	Modifiying aptamer and bead