Computer numerieke controle Micromilling van een microfluïdisch acrylapparaat met een gespreide beperking voor magnetische immunoassays op basis van nanodeeltjes

Summary

Microfluïdica is een krachtig hulpmiddel voor de ontwikkeling van diagnostische tests. Dure apparatuur en materialen, evenals bewerkelijke fabricage- en handlingtechnieken, zijn echter vaak vereist. Hier beschrijven we het fabricageprotocol van een acryl microfluïdisch apparaat voor magnetische micro- en nanodeeltjesgebaseerde immunoassays in een goedkope en eenvoudig te gebruiken omgeving.

Abstract

Microfluïdische systemen hebben de immunoassaytechnieken sterk verbeterd. Veel microfabricagetechnieken vereisen echter gespecialiseerde, dure of gecompliceerde apparatuur, waardoor fabricage duur en incompatibel is met massaproductie, wat een van de belangrijkste voorwaarden is voor point-of-care-tests (POCT) om te worden toegepast in omgevingen met weinig middelen. Dit werk beschrijft het fabricageproces van een acryl (polymethylmethacrylaat, PMMA) apparaat voor nanodeeltjes-geconjugeerde enzymatische immunoassay testen met behulp van de computer numerieke controle (CNC) micromilling techniek. De werking van het microfluïdische apparaat wordt aangetoond door een immunoassay uit te voeren om een commercieel antilichaam te detecteren met behulp van lysozym als een modelantigeen geconjugeerd aan 100 nm magnetische nanodeeltjes. Dit apparaat integreert een fysieke gespreide beperking van slechts 5 μm in hoogte, gebruikt om magnetische microdeeltjes die deel uitmaken van een magnetische val te vangen door een externe magneet te plaatsen. Op deze manier is de magnetische kracht op de immunosupport van geconjugeerde nanodeeltjes voldoende om ze te vangen en weerstand te bieden aan de stromingsweerstand. Dit microfluïdische apparaat is bijzonder geschikt voor goedkope massaproductie zonder het verlies van precisie voor immunoassay-prestaties.

Introduction

De afgelopen jaren heeft microfluïdica een belangrijke rol gespeeld bij immunoassaytechnieken¹. Miniaturisatietechnologie heeft veel uitstekende voordelen in vergelijking met traditionele immunoassays, zoals een lager monster- en reagensverbruik, kortere incubatietijden, efficiënte uitwisseling van oplossingen en hogere integratie en automatisering².

Bovendien verminderen microfluïdische systemen in immunoassays, in combinatie met magnetische nanodeeltjes als immunosupport, de incubatietijden aanzienlijk, waardoor een hoge detectiegevoeligheid wordt bereikt vanwege de verhoogde oppervlakte-vol....

Protocol

1. Micromolens

1. Oppervlakte slijpen
   1. Schakel de micromolenmachine en de piëzo-elektrische controller in. Start hun respectievelijke besturingssoftware¹².
   2. Selecteer de vereiste eindmolenbits (diameters van 200 μm en 800 μm). Plaats ze in het daarvoor bestemde compartiment van de freesmachine (figuur 1).
   3. Knip 9 mm x 25 mm rechthoeken van 1,3 mm dik PMMA met de 800 μm eindfreesbit. Bevestig een van deze rechthoeken voorzichtig met dubbelzijdig plakband aan het piëzo-elektrische platform (figuur 2).
      OPMERKING: Zorg ervoor dat u de ac....

Results

Het was mogelijk om een zeer reproduceerbaar fabricageprotocol op te stellen dat de resolutie van de conventionele micromolentechniek verbetert. Met behulp van dit protocol wordt de fabricage bereikt van een kanaal zo klein als 5 μm hoog dat werkt als een gespreide beperking in een 200 μm hoog kanaal. Het eenvoudige ontwerp van de verspringende beperking vangt ijzeren microdeeltjes op met een diameter van 7,5 μm die, wanneer ze in het microkanaal worden samengeperst, de creatie van een magnetische val mogelijk maken wann.......

Discussion

Een acryl microfluïdisch apparaat voor immunoassays met behulp van nanodeeltjes als immunosupport werd gefabriceerd met behulp van een micromilling-techniek. De methode van directe productie op het substraat heeft het voordeel dat het gebruik van een hoofdmatrijs en de tijd en kosten die dit met zich meebrengt, wordt vermeden. Het is echter beperkt tot rapid prototyping en de productie van grote hoeveelheden apparaten.

Hier gebruikten we een eerder gemeld accessoire piëzo-elektrisch platform v.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.008 Endmill	KYOCERA SGS	2204	2FL 0.008x1/8x0.12x1-1/12
0.032 Endmill	KYOCERA SGS	2228	2FL 0.032x1/8x0.48x1-1/12
Carbonyl-iron microparticles	Sigma-Aldrich	44890	7 μm
Chloroform	Fermont	6201	Health Hazard: Moderate Flammability: None Reactivity: None Contact Hazard: Moderate
CMOS camera Moment	Teledyne Photometrics		Sensor Technology: CMOS Quantum Efficiency: 73% Pixel Size: 4.5 µm x 4.5 µm Supported Interfaces: USB 3.2 Gen 2
Dr Engrave Software	Roland DGA Corporation		Engraving software to design and create the engraving path on the surface
Extraction hood	Unknown	Unknown
Flexible Plastic Tubing	Tygon	AAD04103	ID = 0.020, OD = 0.060
Fluorescence microsope	ZEISS	Axio Vert.A1
High Precision Dispense Needle	Loctite	98612
Homemade piezoelectric controller application	LabView		See reference 12 for more details.
Loctite 495 instant adhesive	Henkel	49503	Apply with micropipette tip or dispensing needle
MagJET Separation Rack	thermoscientific		12 x 1.5 mL
Mechanic press	Home-made
Milling Machine	Roland	MDX-50
Piezoelectric platform	Home-made		See reference 12
Polymethylmethacrylate - Sheet - PMMA, Acrylic	Goodfellow	ME303018/1	Thickness: 1.3 mm, Transparency: Clear/Transparent
PVCamTest software	Teledyne Photometrics	Version 3.10.107	Image acquisition software
Stereo microscope	Nikon	SMZ 7457
SuperMag Carboxyl Beads	Ocean NanoTech	KSC0100	100 nm
Syringe pump	kd Scientific	KDS200	Can hold up to two syringes
Utrasonic bath	Branson	2800
VPanel software	Windows OS	Version 1.0.3.0	Software for controlling the micromilling machine