Name: Volautomatische centrifugale microfluïdische apparaat voor Ultragevoelige Protein Detection uit volbloed (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 58 s
Description: Leer een volautomatische centrifugale microfluïdische methode voor ultragevoelige proteïnedetectie uit volbloed. Dit lab-on-a-disc platform met nanovezels bereikt femtomolaire gevoeligheid binnen 30 minuten.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit werk werd ondersteund door de National Research Foundation Korea (NRF) subsidies (2013R1A2A2A05004314, 2012R1A1A2043747), een subsidie ​​van de Koreaanse Health Technology R &amp; D Project, ministerie van Volksgezondheid en Welzijn (A121994) en IBS-R020-D1 gefinancierd door de Koreaanse regering.

LET OP: Bloed werd van gezonde individuen en werd opgevangen in een bloedafname. Schriftelijke toestemming werd verkregen van alle vrijwilligers. 1. Fabricage van TiO 2 NF Mat <ol><li> Bereiding van precursor oplossing 22 <ol><li> Los op 1,5 g titaantetraisopropoxide (TTIP) in een mengsel van ethanol (99,9%, 3 ml) en ijsazijn (3 ml) en meng de oplossing bij kamertemperatuur (25 ° C) gedurende 30 minuten op een magnetische roerder. </li><li> Oplossen 11 gew% polyvinylpyrrolidon (PVP) in 3,64 g ethanol (99,9%) en roer de oplossing bij 65 ° C gedurende 1 uur met een hete plaat magnetische roerder. </li><li> Combineer en roer de twee oplossingen bij 65 ° C gedurende 4 uur op een hete plaat magnetische roerder. </li></ol></li><li> electrospinning <ol><li> Laad de bereide oplossing in een spuit verbonden met een roestvrijstalen naald van 200 micrometer innerlijke Diameter. Giet de oplossing direct in de spuit na het verwijderen van de plunjer. </li><li> Introduceren van de oplossing continu met een stroomsnelheid van 0,3 ml / uur gedurende 10 minuten op een Si-wafer (2 cm x 2 cm) geplaatst op een geaard substraat bij een hoge gelijkspanning (15 kV). Tijdens de electrospinning, stel dan de afstand tussen de naald en de geaarde substraat 10 cm. </li></ol></li><li> Branden van de NF mat <ol><li> Plaats de NF mat in een oven en verhoog de ​​temperatuur tot 500 ° C met een ramping snelheid van 3 ° C / min onder hoog-vacuüm conditie (5 x 10 -5 Torr). </li><li> Handhaaf de temperatuur op 500 ° C gedurende 3 uur. Afkoelen de temperatuur van de monsters naar de kamertemperatuur (25 ° C) in de oven. </li></ol></li></ol> 2. Integratie van TiO 2 NF Mat in een centrifugale microfluïdische Disc <ol><li> Vervaardiging van een schijf <ol><li> Gebruik de 3D-ontwerpen van software (bijv SolidWorks of iets dergelijks) aan de kamers, kanalen, of kleppen van elke laag van de schijf weer te geven. Converteren het ontwerp bestanden naar Computer Numerical Control (CNC) code met behulp van code genereren van software (bijv Edgecam of iets dergelijks). Gebruik de software volgens de handleiding 23,24. Let op: De typische kanaal afmetingen die in dit apparaat is 1,0 mm x 0,3 mm (breedte x diepte). </li><li> Open de besturingssoftware van CNC-freesmachine (bijv., DeskCNC of iets dergelijks) en de belasting CNC code om de besturingssoftware en klik op de volgende in deze volgorde: &quot;AUTO&quot; -&gt; &quot;G CODE OPEN&quot; -&gt; Selecteer de gegenereerde CNC code. </li><li> Bevestig de PC plaat op de CNC-freesmachine: gebruik 1 mm PC platen voor de toplaag en 5 mm PC platen voor de disc laag. Voer de CNC-freesmachine om elke laag van de schijf te snijden door te klikken op de &quot;START&quot; knop. </li></ol></li><li> Overdracht van TiO 2 NF mat op de disc<ol><li> Plaats een siliciumsubstraat en een petrischaaltje met 40 pl (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) -1-trichloorsilaan in een vacuümkamer onder vacuüm gedurende 30 min. De fluorosilane verdampt en wordt aangebracht op het substraat. </li><li> Meng polydimethylsiloxaan (PDMS) prepolymeer met een hardingsmiddel in een 10: 1 verhouding en ontgast in een vacuümkamer. Spin-coat het PDMS op een siliciumsubstraat bij 650 tpm gedurende 60 sec. </li><li> Hard de PDMS bekleed siliciumsubstraat in een oven bij 65 ° C gedurende 10 minuten om een ​​hechtende toestand te bereiken. LET OP: Het genezen van tijd kan worden gevarieerd afhankelijk van de omgeving, en adhesie kracht kan worden getest door een tack-test met behulp van een rheometer. </li><li> Breng de TiO 2 NF mat bereid door elektrospinnen en calcineren op de PDMS-gecoate silicium met behulp van een pincet. Vervolgens handmatig een conforme druk op de overgedragen TiO 2 NF mat van toepassing met een plat voorwerp (bijv., Glasplaatje) en verwijder het object. LeggenDit monster in de oven bij 65 ° C gedurende 4 uur of bij 80 ° C gedurende 1 uur om de PDMS laag volledig genezen. </li><li> Coat binding reactiekamers in de schijf met 20 ul de PDMS / verharder mengsel (10: 1), die fungeert als een hechtmiddellaag voor bevestiging TiO 2 NF mat op de schijf. </li><li> Doseer 50 pi ethanol (99,9%) van de TiO 2 NF mat op de PDMS laag, snijd de NF mat met een punch gat met een diameter van 6 mm, en de overdracht van de snede TiO 2 NF mat aan de bindende reactiekamers gecoat met 20 ui van de PDMS in de vorige stap. Opmerking: In deze stap wordt ethanol nuttig zijn om de snede TiO 2 NF mat losmaken van het Si-substraat. </li><li> Incubeer de TiO 2 NF mat geïntegreerd schijf in de oven bij 65 ° C gedurende 4 uur of bij 80 ° C gedurende 1 uur om het PDMS volledig uitharden. </li></ol></li><li> Oppervlaktemodificatie van de TiO 2 NF mat op de disc <ol><li> Prepareren 1% v / v oplossing van (3-glycidoxypropyl) methyldiethoxy silaan (GPDES) in ethanol (99,9%). </li><li> Behandel de TiO 2 NF mat geïntegreerde disc met zuurstof plasma bij 140 W, 50 SCCM zuurstoftoevoer voor 180 sec. Verdeel 100 ul GPDES oplossing op elke nanovezel mat en incubeer bij kamertemperatuur (25 ° C) gedurende 2 uur. </li><li> Was de substraten kort door het afgeven van ethanol (99,9%) met behulp van een spuitfles en verwijder de ethanol volledig door het omkeren van de schijf en blotting het tegen een schoon doekje. Harden bij 80 ° C gedurende 1 uur. Was tweemaal met ethanol (99,9%) op dezelfde wijze zoals hierboven vermeld, de fysisch geadsorbeerd en ongebonden moleculen GPDES verwijderen. </li><li> Blaas droog met een stikstofstroom, droog onder vacuüm. OPMERKING: De schijf kan worden opgeslagen in een afgesloten houder bij kamertemperatuur (25 ° C) tot gebruik. </li></ol></li><li> Immobilisatie van antilichamen op het oppervlak <ol><li> Voeg een oplossing van 200 ug / ml capture antilichamen (monoklonaal muizen antimenselijke hsCRP of monoklonale muizen anti-cTnI) door verdunning van de antilichamen met een fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS) buffer (pH 7,4). Doseer 5 ul van de oplossing op elk NF mat in een schijf met behulp van een micropipet. Zie materialen lijst voor meer informatie over de antilichamen. </li><li> Houd de schijven in een bevochtigde kamer en incubeer bij 37 ° C gedurende 4 uur. Was de antilichamen gecoat NF mat met 0,1% BSA-PBS-buffer. Vul de kamer met 100 ul van wasbuffer met behulp van een micropipet, verwijder de buffer door opzuigen of decanteren. Tot slot, draai de disc en dep het tegen een schoon te vegen, en vervolgens monteer de disc. </li></ol></li><li> disc assemblage <ol><li> Teken de vormgeving van de schijf op dubbelzijdig plakband met een CAD-programma (bijvoorbeeld AutoCAD of soortgelijke). Laad de CAD-ontwerp van de snij-plotter. </li><li> Snij de double-plakband met behulp van de snij-plotter. Schil van een beschermlaag van dubbele plakband en bevestig it boven op de schijflaag. Trek het andere beschermlaag en bevestig de bovenste laag op de schijf laag. </li><li> Laad de voorlopig gemonteerde schijf in de persmachine en nauwkeurig af te stemmen top / lijm / disc lagen met behulp align merken in elke laag op elke klep, kanaal, en kamers aan te sluiten. Solliciteer conforme druk met behulp van de persmachine. </li></ol></li></ol> 3. Immunoassay <ol><li> Vul de kamers met 1% BSA-PBS-buffer met behulp van een micropipet en incubeer de plaat bij 37 ° C gedurende 1 uur. Verwijder de buffer door afzuigen met een micropipet. Voer deze stap om de niet-gereageerde sites te blokkeren en om niet-specifieke adsorptie van proteïne verminderen disc. </li><li> Was tweemaal met 0,1% BSA-PBS vult en aspireren de kamers met een micropipet. Opmerking: In dit stadium kan de schijf worden opgeslagen bij 4 ° C tot gebruik. </li><li> Load 10 pl-antigeen spiked volbloed of CRP-vrij serum voor CRP detectie op de schijf met behulp van een micropipette. Voor het maken van de ijkgrafieken Gebruik CRP concentraties van 1 pg / ml tot 100 ng / ml; en troponine van 10 pg / ml tot 100 ng / ml. Opmerking: Door de hogere niveaus van CRP in volbloed, dat meestal uM bereik werd CRP-vrij serum gebruikt om de lage detectielimiet van de inrichting demonstreren. </li><li> Spin de schijf met 3600 rpm (391 xg) voor 60 seconden om de rode bloedcellen te scheiden. </li><li> Open klep # 1 door laser-bestraling, en de overdracht 4 pl van de bovenstaande plasma aan de kamer met 8 ul van de opsporing van antilichamen geconjugeerd met HRP door het draaien van de schijf bij 2.400 tpm gedurende 3 sec. Opmerking. De algemene werkwijzen voor klepbediening en visualisatie schijfwerking worden uitvoerig beschreven in een vorig rapport 21 </li><li> Breng een meng- stand (15 Hz s -1, 15 °) gedurende 5 sec voor binding van het eiwit en detectie-antilichamen. </li><li> Open valve # 2, en breng het mengsel bereid in stap 6 de binding reactiekamer (2400 rpm3 sec). Breng daarna een meng modus (60 Hz s -1, 2 °) gedurende 20 minuten om een immuunreactie tussen het mengsel en de bindende antilichamen de TiO 2 NFs bereiken. Na de reactie geopende afsluiter # 3 en breng de resterende mengsel de afvalkamer (2400 rpm, 10 seconden). </li><li> Breng de wasbuffer (600 pl) aan de bindende reactiekamer door kraan # 4 en draaien van de schijf (2400 rpm, 4 sec). Breng dan een meng- stand (30 Hz s-1, 30 °) gedurende 120 seconden naar de TiO 2 NF&#39;s wassen in de kamer. </li><li> Was de TiO 2 NFs nog twee keer door het volgen van dezelfde staat van stap 3.8, en volledig verwijderen van de resterende wasbuffer door het draaien van de schijf bij 2.400 tpm gedurende 20 sec. Dan sluit de klep # 5. </li><li> Voor de chemiluminescente reactie Breng een meng modus (30 Hz s -1, 2 °) gedurende 1 min na het overbrengen van de chemiluminescente substraatoplossing het bindende reactiekamer door kraan # 6 en spinnende schijf bij 2400 rpm gedurende 10 seconden later. </li><li> Breng de gereageerde substraatoplossing de detectiekamers door kraan # 7 en het draaien van de schijf bij 2400 tpm gedurende 10 sec. </li><li> Meet chemiluminescentie signalen van de gereageerde substraatoplossing met een fotomultiplicatorbuis (PMT) detectiesysteem module voorzien. LET OP: Het detectiesysteem is een custom-built machine met behulp van de volgende onderdelen: stappenmotor, microscopen componenten, vertaling podia en in de handel verkrijgbaar PMT. De microscopen onderdelen en stappenmotor worden geassembleerd om het apparaat te houden, en de motor kan de schijf draaien. De detectie wordt uitgevoerd door PMT vastgesteld op optomechanische onderdelen, en bevindt zich boven de detectiekamers van het apparaat. Door het manipuleren van de stappenmotor worden de detectiekamers uitgelijnd direct onder de detectiezone van PMT. </li></ol>

<ol><li>Zhang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomaterials+for+Ultrasensitive+Protein+Detection%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Nanomaterials for Ultrasensitive Protein Detection.</a> Adv. Mater. 25 (28), 3802-3819 (2013).</li>
<li>Hu, W., Li, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomaterial-based+advanced+immunoassays%5BTitle%5D)+AND+%22Wiley+Interdiscip.+Rev.+Nanomed.+Nanobiotechnol%22%5BJournal%5D)">Nanomaterial-based advanced immunoassays.</a> Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 3 (2), 119-133 (2011).</li>
<li>Yang-Kyu, C., Chang-Hoon, K. Silicon Nanowire Biosensor for Cancer Markers. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aYang-Kyu%2C+C+%22Biosensors+and+Cancer%22">Biosensors and Cancer</a>. , Science Publishers. 164-183 (2012).</li>
<li>Baltazar, R., Vistas, C. R., Ferreira, G. M. Biosensing Applications Using Nanoparticles. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBaltazar%2C+R+%22Nanocomposite+Particles+for+Bio-Applications%22">Nanocomposite Particles for Bio-Applications</a>. , Pan Stanford Publishing. 265-282 (2011).</li>
<li>Roy, P., Berger, S., Schmuki, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TiO2+Nanotubes%3A+Synthesis+and+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">TiO2 Nanotubes: Synthesis and Applications.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 50 (13), 2904-2939 (2011).</li>
<li>Yang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+Nanofibrous+Membranes%3A+A+Novel+Solid+Substrate+for+Microfluidic+Immunoassays+for+HIV%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Electrospun Nanofibrous Membranes: A Novel Solid Substrate for Microfluidic Immunoassays for HIV.</a> Adv. Mater. 20 (24), 4770-4775 (2008).</li>
<li>Chantasirichot, S., Ishihara, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+phospholipid+polymer+substrate+for+enhanced+performance+in+immunoassay+system%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Electrospun phospholipid polymer substrate for enhanced performance in immunoassay system.</a> Biosens. Bioelectron. 38 (1), 209-214 (2012).</li>
<li>Zhang, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+TiO2+Nanofiber-Based+Cell+Capture+Assay+for+Detecting+Circulating+Tumor+Cells+from+Colorectal+and+Gastric+Cancer+Patients%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Electrospun TiO2 Nanofiber-Based Cell Capture Assay for Detecting Circulating Tumor Cells from Colorectal and Gastric Cancer Patients.</a> Adv. Mater. 24 (20), 2756-2760 (2012).</li>
<li>Ali, M. A., Mondal, K., Singh, C., Dhar Malhotra, B., Sharma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anti-epidermal+growth+factor+receptor+conjugated+mesoporous+zinc+oxide+nanofibers+for+breast+cancer+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Anti-epidermal growth factor receptor conjugated mesoporous zinc oxide nanofibers for breast cancer diagnostics.</a> Nanoscale. 7 (16), 7234-7245 (2015).</li>
<li>Mondal, K., Ali, M. A., Agrawal, V. V., Malhotra, B. D., Sharma, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+Sensitive+Biofunctionalized+Mesoporous+Electrospun+TiO2+Nanofiber+Based+Interface+for+Biosensing%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Highly Sensitive Biofunctionalized Mesoporous Electrospun TiO2 Nanofiber Based Interface for Biosensing.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (4), 2516-2527 (2014).</li>
<li>Tu, W., Dong, Y., Lei, J., Ju, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-Potential+Photoelectrochemical+Biosensing+Using+Porphyrin-Functionalized+TiO2+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Low-Potential Photoelectrochemical Biosensing Using Porphyrin-Functionalized TiO2 Nanoparticles.</a> Anal. Chem. 82 (20), 8711-8716 (2010).</li>
<li>Liu, S., Chen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coadsorption+of+Horseradish+Peroxidase+with+Thionine+on+TiO2+Nanotubes+for+Biosensing%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Coadsorption of Horseradish Peroxidase with Thionine on TiO2 Nanotubes for Biosensing.</a> Langmuir. 21 (18), 8409-8413 (2005).</li>
<li>Portan, D. V., Kroustalli, A. A., Deligianni, D. D., Papanicolaou, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+biocompatibility+between+TiO2+nanotubes+layer+and+human+osteoblasts%5BTitle%5D)+AND+%22J.Biomed.Mater.Res.+Part+A%22%5BJournal%5D)">On the biocompatibility between TiO2 nanotubes layer and human osteoblasts.</a> J.Biomed.Mater.Res. Part A. 100 (10), 2546-2553 (2012).</li>
<li>Dettin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Covalent+surface+modification+of+titanium+oxide+with+different+adhesive+peptides%3A+Surface+characterization+and+osteoblast-like+cell+adhesion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Mater.+Res.+Part+A%22%5BJournal%5D)">Covalent surface modification of titanium oxide with different adhesive peptides: Surface characterization and osteoblast-like cell adhesion.</a> J. Biomed. Mater. Res. Part A. 90 (1), 35-45 (2009).</li>
<li>Kim, W. -J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+Protein+Immobilization+Efficiency+on+a+TiO2+Surface+Modified+with+a+Hydroxyl+Functional+Group%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Enhanced Protein Immobilization Efficiency on a TiO2 Surface Modified with a Hydroxyl Functional Group.</a> Langmuir. 25 (19), 11692-11697 (2009).</li>
<li>Son, K. J., Ahn, S. H., Kim, J. H., Koh, W. -G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Graft+Copolymer-Templated+Mesoporous+TiO2+Films+Micropatterned+with+Poly%28ethylene+glycol%29+Hydrogel%3A+Novel+Platform+for+Highly+Sensitive+Protein+Microarrays%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Graft Copolymer-Templated Mesoporous TiO2 Films Micropatterned with Poly(ethylene glycol) Hydrogel: Novel Platform for Highly Sensitive Protein Microarrays.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 3 (2), 573-581 (2011).</li>
<li>Kar, P., Pandey, A., Greer, J. J., Shankar, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh+sensitivity+assays+for+human+cardiac+troponin+I+using+TiO2+nanotube+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh sensitivity assays for human cardiac troponin I using TiO2 nanotube arrays.</a> Lab Chip. 12 (4), 821-828 (2012).</li>
<li>Agarwal, S., Wendorff, J. H., Greiner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+electrospinning+technique+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Use of electrospinning technique for biomedical applications.</a> Polymer. 49 (26), 5603-5621 (2008).</li>
<li>Ding, B., Wang, M., Wang, X., Yu, J., Sun, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+nanomaterials+for+ultrasensitive+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Today%22%5BJournal%5D)">Electrospun nanomaterials for ultrasensitive sensors.</a> Mater. Today. 13 (11), 16-27 (2010).</li>
<li>Liu, Y., Yang, D., Yu, T., Jiang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Incorporation+of+electrospun+nanofibrous+PVDF+membranes+into+a+microfluidic+chip+assembled+by+PDMS+and+scotch+tape+for+immunoassays%5BTitle%5D)+AND+%22ELECTROPHORESIS%22%5BJournal%5D)">Incorporation of electrospun nanofibrous PVDF membranes into a microfluidic chip assembled by PDMS and scotch tape for immunoassays.</a> ELECTROPHORESIS. 30 (18), 3269-3275 (2009).</li>
<li>Lee, W. S., Sunkara, V., Han, J. -R., Park, Y. -S., Cho, Y. -K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+TiO2+nanofiber+integrated+lab-on-a-disc+for+ultrasensitive+protein+detection+from+whole+blood%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Electrospun TiO2 nanofiber integrated lab-on-a-disc for ultrasensitive protein detection from whole blood.</a> Lab Chip. 15 (2), 478-485 (2015).</li>
<li>Li, D., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Titania+Nanofibers+by+Electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Titania Nanofibers by Electrospinning.</a> Nano Lett. 3 (4), 555-560 (2003).</li>
<li>Lombard, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLombard%2C+M+%22SolidWorks+2013+BIBLE%22">SolidWorks 2013 BIBLE</a>. , John Wiley & Sons Inc. Indianapolis, IN. (2013).</li>
<li>Tickoo, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTickoo%2C+S+%22EdgeCAM+11.0+for+Manufacturers%22">EdgeCAM 11.0 for Manufacturers</a>. , CADCIM Technologies. Schererville, IN. (2007).</li>
<li>Zhu, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+adhesion+of+interconnected+TiO2+nanofiber+network+on+conductive+substrate+and+its+application+in+polymer+photovoltaic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Improved adhesion of interconnected TiO2 nanofiber network on conductive substrate and its application in polymer photovoltaic devices.</a> Appl. Phys. Lett. 93 (1), 013102(2008).</li>
<li>Song, M. Y., Ahn, Y. R., Jo, S. M., Kim, D. Y., Ahn, J. -P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TiO2+single-crystalline+nanorod+electrode+for+quasi-solid-state+dye-sensitized+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">TiO2 single-crystalline nanorod electrode for quasi-solid-state dye-sensitized solar cells.</a> Appl. Phys. Lett. 87 (11), 113113(2005).</li>
<li>Katsuhiro, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospinning+processed+nanofibrous+TiO2+membranes+for+photovoltaic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Electrospinning processed nanofibrous TiO2 membranes for photovoltaic applications.</a> Nanotechnology. 17 (4), 1026-1031 (2006).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De test op TiO 2 NF geïntegreerde schijf is een snelle, goedkope en gemakkelijke techniek voor de ultragevoelige detectie van lage overvloedige eiwitten in zeer lage hoeveelheid bloed. Deze techniek heeft het voordeel dat kleine monstervolumes (10 ui) en is vatbaar voor de analyse van meerdere monsters tegelijk. Dit verschaft een groot potentieel als multiplexing immuunanalysemedium. De inrichting heeft het voordeel dat het geen monstervoorbereiding stappen zoals plasmascheiding, die nodig zijn gebruikelijke ...

Meerdere platforms voor ziektediagnose ontwikkeld gebaseerd op nanoschaal materialen zoals 1,2 nanodraden, nanodeeltjes 3, 4 nanobuisjes, 5 en nanovezels (NFS) 6-8. Deze nanomaterialen bieden uitstekende vooruitzichten bij het ontwerpen van nieuwe technologieën voor zeer gevoelige bioassays vanwege hun unieke fysisch-chemische eigenschappen. Zo hebben mesoporeuze zinkoxide nanovezels gebruikt voor de femto-molaire gevoelige detectie van borstkanker biomarkers. 9 Recentelijk nanomaterialen basis van titaandioxide (TiO 2) zijn onderzocht voor bioanalytische toepassingen 10 gezien hun chemische stabiliteit, 11 verwaarloosbaar eiwitdenaturatie , 12 en biocompatibiliteit. 13 Bovendien zijn de hydroxylgroepen op het oppervlak van TiO 2 vergemakkelijken chemische modificatie en de covalente hechting van biomoleculen. 14,15 gevormde TiO 2 thin films 16 of TiO 2 nanobuizen 17 zijn gebruikt om de detectiegevoeligheid van een doeleiwit bevorderen door de oppervlakte; echter, het fabricageproces nogal complex en vereist dure apparatuur. Anderzijds worden electrospun NFS ontvangen op door hun hoge oppervlaktegebied en eenvoudig en goedkoop fabricageproces, 18,19 toch de breekbare of losse kenmerk van de electrospun TiO 2 NF mat maakt het moeilijk te hanteren en geïntegreerd microfluïdische inrichtingen. 6,20 Daarom werden de TiO 2 NF matten zelden gebruikt in bioanalytische toepassingen, vooral diegenen die zware wasomstandigheden. In deze studie, om deze beperkingen te overwinnen, wij hebben een nieuwe techniek ontwikkeld voor het overbrengen van de electrospun NF matten op het oppervlak van een target substraat met behulp van een dunne polydimethylsiloxaan (PDMS) kleeflaag. Furthermore, hebben we met succes toonde de integratie van electrospun TiO 2 NF matten op een centrifugale microfluïdische inrichting bestaande uit polycarbonaat (PC). Gebruik van dit apparaat een hooggevoelige volledig geautomatiseerde en geïntegreerde detectie van C-reactief proteïne (CRP) en cardiaal troponine I (cTnI) werd binnen 30 min van slechts 10 pl volbloed. 21 Door de gecombineerde voordelen van de eigenschappen van de NF en centrifugale platform, de test vertoonde een breed dynamisch bereik van zes orden van grootte van 1 pg / ml (~ 8 fM) tot 100 ng / ml (~ 12:08) met een onderste detectielimiet van 0,8 pg / ml (~ 6 fM) voor CRP en een dynamisch bereik van 10 pg / ml (~ 12:04) tot 100 ng / ml (~ 4 nM) met een detectiegrens van 37 pg / ml (~ 13:05) voor cTnI. De detectielimieten zijn ~ 300 en ~ 20-voudig lager in vergelijking met hun overeenkomstige conventionele ELISA resultaten. Deze techniek kan worden toegepast voor de detectie van elke doeleiwitten met geschikte antilichamen. Kortom, dit apparaat coULD dragen sterk in-vitro diagnostica en biochemische assays omdat het zeldzaam hoeveelheden doeleiwitten zelfs zeer kleine hoeveelheden biologische monsters te detecteren met grote gevoeligheid, bijvoorbeeld 10 pl volbloed. Hoewel we alleen aangetoond serumproteïnen detectie middels ELISA in deze studie kan de overdracht en integratietechnologie van electrospun NF met microfluïdische inrichtingen ruimer worden toegepast in andere biochemische reacties die een groot oppervlak voor hoge detectiegevoeligheid vereisen.

<table><tbody><tr><td>Si wafer</td><td>LG SILTRON</td><td>Polished Wafer, test grade</td><td>Dia. (mm) = 150, orientatie = &lt;100>, dopant = boor, RES(Ohm-cm) = 1 - 30, dikte (&mu;m) = 650 - 700</td></tr><tr><td>Polycarbonate (PC)&nbsp;</td><td>Daedong Plastic</td><td>PCS#6900</td><td>Dikte (mm) = 1 en 5&nbsp;</td></tr><tr><td>Titanium tetraisopropoxide, 98%,</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>205273</td><td></td></tr><tr><td>Polyvinylpyrrolidon, Mw = 1.300.000</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>437190</td><td></td></tr><tr><td>Azijnzuur</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320099</td><td></td></tr><tr><td>Anhydrisch ethanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>459836</td><td></td></tr><tr><td>Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)-1-trichlorosilaan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>448931</td><td></td></tr><tr><td>PDMS en uithardingsmiddel</td><td>Dow Corning</td><td>SYLGARD 184</td><td></td></tr><tr><td>GPDES</td><td>Gelest Inc</td><td>SIG5832.0&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>J T Baker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FE-SEM</td><td>FEI</td><td>Nova NanoSEM</td><td></td></tr><tr><td>Röntgenfoto-elektronenspectroscopie</td><td>ThermoFisher</td><td>K-alpha</td><td></td></tr><tr><td>3D-modelleermachine</td><td>M&amp;I CNC Lab, Korea</td><td></td><td>CNC-freesmachine</td></tr><tr><td>Was-dispensermachine</td><td>Hanra Precision Eng. Co. Ltd., Korea</td><td></td><td>Aangepast</td></tr><tr><td>Dubbelzijdige kleefband</td><td>FLEXcon, USA</td><td>DFM 200 clear 150 POLY H-9 V-95</td><td></td></tr><tr><td>Snijplotter</td><td>Graphtec Corporation, Japan</td><td>Graphtec CE3000-60 MK2</td><td></td></tr><tr><td>Spin coater</td><td>MIDAS</td><td>SPIN-3000D</td><td></td></tr><tr><td>Oven (calcinatie)</td><td>R. D. WEBB COMPANY</td><td>WEBB 99</td><td></td></tr><tr><td>Reometer (hechtingstest)</td><td>Thermo Scientific</td><td>Haake MARS&nbsp;III - ORM Package</td><td></td></tr><tr><td>Zuurstofplasmasysteem</td><td>FEMTO</td><td>CUTE</td><td></td></tr><tr><td>Monoklonaal muis anti-humaan hsCRP</td><td>Hytest Ltd., Finland</td><td>4C28</td><td>(kloon # C5)</td></tr><tr><td>Monoklonaal muis anti-cTnI</td><td>Hytest Ltd., Finland</td><td>4T21</td><td>(kloon # 19C7)</td></tr><tr><td>HRP geconjugeerd geit polyklonaal anti-hsCRP</td><td>Abcam plc., MA</td><td>ab19175</td><td></td></tr><tr><td>HRP geconjugeerd muis monoklonaal anti-cTnI</td><td>Abcam plc., MA</td><td>ab24460</td><td>(kloon # 16A11)</td></tr><tr><td>hsCRP</td><td>Abcam plc., MA</td><td>ab111647</td><td></td></tr><tr><td>cTnI</td><td>Fitzgerald, MA</td><td>30-AT43</td><td></td></tr><tr><td>Rundalbumine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A7906</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Amresco Inc</td><td>E404</td><td></td></tr><tr><td>Bloedopnamebuisjes</td><td>BD vacutainer</td><td>367844</td><td>K2 EDTA 7.2 mg plus bloed opnamebuisjes</td></tr><tr><td>SuperSignal ELISA femto</td><td>Invitrogen</td><td>37074</td><td></td></tr><tr><td>Modulaire multilabel plate reader</td><td>Perkin Elmer</td><td>Envision 2104</td><td></td></tr><tr><td>Disc-bedieningsmachine</td><td>Hanra Precision Eng. Co. Ltd., Korea</td><td></td><td>Aangepast</td></tr><tr><td>Fotovermenigvuldigingsbuis (PMT)</td><td>Hamamatsu Photonics</td><td>H1189-210</td><td></td></tr><tr><td>AutoCAD</td><td>AutoDesk</td><td>Versie 2012</td><td>Ontwerpsoftware</td></tr><tr><td>SolidWorks 3D CAD-software&nbsp;</td><td>SOLIDWORKS Corp.</td><td>Versie 2013</td><td>3D Ontwerpsoftware,</td></tr><tr><td>Edgecam</td><td>Vero software</td><td>versie 2009.01.06928</td><td>Code genererende software</td></tr><tr><td>DeskCNC</td><td>Carken Co.</td><td>versie 2.0.2.18</td><td>CNC-freesmachinesoftware</td></tr></tbody></table>

volautomatische centrifugale microfluïdische apparaat voor ultragevoelige protein detection uit volbloed

Fully Automated Centrifugal Microfluidic Device for Ultrasensitive Protein Detection from Whole Blood

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is een veelbelovende methode om kleine hoeveelheden eiwitten in biologische monsters te detecteren. De apparaten die een platform bieden voor een lager monstervolume en testtijd, evenals volledige automatisering, zijn vereist voor potentieel gebruik in point-of-care-diagnostiek. Onlangs hebben we ultragevoelige detectie van serumeiwitten, C-reactief proteïne (CRP) en cardiale troponine I (cTnI) aangetoond, met behulp van een lab-on-a-disc bestaande uit TiO2 nanofibrous (NF) matten. Het toonde een groot dynamisch bereik met femto molaire (fM) detectiegevoeligheid, van een klein volume vol bloed in 30 minuten. Het apparaat bestaat uit verschillende componenten voor bloedscheiding, dosering, mengen en wassen die geautomatiseerd zijn voor verbeterde gevoeligheid bij lage monstervolumes. Hier, in de videodemonstratie, tonen we de experimentele protocollen en kennis voor de fabricage van NF's evenals de schijf, hun integratie en de werking in de volgende volgorde: processen voor het voorbereiden van TiO2 NF mat; transfer-printing van TiO2 NF mat op de schijf; oppervlaktemodificatie voor immuunreacties, schijfsamenstelling en werking; on-disc detectie en representatieve resultaten voor immunoassay. Gebruik van dit apparaat maakt multiplexed analyse mogelijk met minimale consumptie van monsters en reagentia. Gezien de voordelen, zou het apparaat toepassing moeten vinden in een grote verscheidenheid aan toepassingen en gunstig zijn bij het vergemakkelijken van de analyse van laag aanwezige eiwitten.

Met dit protocol, een volautomatische centrifugale microfluïdische inrichting voor eiwitdetectie uit vol bloed met hoge gevoeligheid bereid. De TiO 2 NF matten werden bereid door processen van elektrospinproces en calcineren. Om de NF van gewenste diameter, morfologie en dikte fabriceren, electospinning aandoeningen zoals debiet, spanning en spinnen tijd geoptimaliseerd. Wanneer de omstandigheden niet geoptimaliseerd, de kwaliteit van de gevormde NFs was slecht. Met name werde...

Dit protocol toont hoe femto molaire detectiegevoeligheid van eiwitten in 10 µL vol bloed binnen 30 minuten kan worden bereikt. Dit kan worden bereikt door het gebruik van elektrogesponnen nanovezelmatten geïntegreerd in een lab-on-a-disc, die een groot oppervlak biedt evenals effectief mengen en wassen voor een verbeterde signaal-ruisverhouding.

Volautomatische centrifugale microfluïdische apparaat voor Ultragevoelige Protein Detection uit volbloed

Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is a promising method to detect small amount of proteins in biological samples. The devices providing a platform ...

Het algemene doel van deze procedure is om de detectiegevoeligheid van ELISA te verbeteren met behulp van natuurlijk gesponnen nanovezels. Deze video laat zien hoe femtomolair detectiegevoeligheid van eiwitten in 10 microliter volbloedmonsters binnen 30 minuten kan worden bereikt. In een lab-on-a-disc platform wordt de centrifugale kracht gebruikt om de vloeistof door kamers te verplaatsen, en het totale proces is volledig geautomatiseerd.De detectiegevoeligheid kan sterk worden verbeterd door de integratie van nanovezels. Het probleem was echter dat de nanovezel erg kwetsbaar is en moeilijk te hanteren. In deze video introduceren we een eenvoudig proces om kwetsbare titaandioxide nanovezelmatten op een plastic schijf te bevestigen.Om titaandioxide nanovezelmatten op siliconensubstraat door middel van electrospinning te fabriceren, wordt het siliconensubstraat eerst gesilaaniseerd, bedekt met PDMS en voorverhard. Een nanovezelmat wordt vervolgens overgebracht naar dit voorverharde PDMS en dit product wordt geponst om een cirkelvormig stuk voor bevestiging te produceren. Bekleed de reactiekamer met een druppel PDMS als kleefmiddel en bevestig het cirkelvormige stuk aan de onderkant

fully-automated-centrifugal-microfluidic-device-for-ultrasensitive

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Digitale Microfluidics is een techniek die gekenmerkt wordt door de manipulatie van discrete druppels (~ nL - ml) op een reeks van elektroden door de toepassing van elektrische velden. Het is goed geschikt voor het uitvoeren van een snelle, sequentiële, geminiaturiseerde geautomatiseerde biochemische assays. Hier melden wij een platform in staat is het automatiseren van een aantal proteoomanalyse processtappen.

Digitale Microfluidics voor Geautomatiseerde Proteoom verwerking

Een geautomatiseerde microfluïdische apparaat werd ontwikkeld voor het doen circuleren kernhoudende cel verrijking uit perifeer bloed via erythrocyten lysis dat de isolatie van hoge kwaliteit staal zorgt zonder cel verlies.

Geautomatiseerde Microfluïdische Blood Lysis Protocol voor de verrijking van circulerende cellen met een kern

This video demonstrates a capillary electrophoresis immunoassay protocol for detecting a protein biomarker associated with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) from human blood platelets. Confirmation of the presence of the ALS biomarker protein is achieved through size-based separation of the platelet proteins followed by chemiluminescent detection.

A Capillary Electrophoresis Immunoassay for Protein Biomarker Detection

This video demonstrates a microfluidic system for a magnetic nanoparticle-based immunoassay. The detection system utilizes a microfluidic device incorporating a magnetic trap within its channels. Pre-formed immunocomplexes, comprised of antigen-coated magnetic nanoparticles bound to primary and peroxidase-conjugated secondary antibodies, are introduced into the channels. The immunocomplexes become captured in the porous magnetic trap upon applying an external magnetic field. Using a fluorogenic...

A Magnetic Nanoparticle-Based Immunoassay Using a Microfluidic Device

In dit artikel presenteren we een microfluïdische chip voor single cell analyse. Het maakt de kwantificering van intracellulaire eiwitten, enzymen, cofactoren, en tweede boodschappers via fluorescentie assays of immunoassays.

Een Microfluïdische Chip voor de Versatile chemische analyse van enkele cellen

Dit protocol Gegevens een test ontwikkeld om menselijk neutrofielchemotaxis meet van een druppel bloed met robuuste reproduceerbaarheid. Deze benadering omzeilt de noodzaak van neutrofielen scheiding en vereist slechts een paar minuten assay voorbereidingstijd. De microfluïdische chip maakt het mogelijk de herhaalde meting van neutrofielchemotaxis loop van de tijd bij zuigelingen of kleine zoogdieren, waar monster volume beperkt is.

Microfluidic Platform voor het meten neutrofielchemotaxis van onverwerkte volbloed

Dit protocol beschrijft een systeemarchitectuur voor het uitvoeren van geautomatiseerde scheidingen van kleine volumes (0,15–1,5 ml) deeltjes met behulp van een microfluïdisch apparaat, en bespreekt methoden om de prestaties en werking van acoustofluïdische apparaten te optimaliseren.

Een microfluïdische platform voor Precision Small-volume monster verwerking en het gebruik ervan te Grootte Aparte Biologische Deeltjes met een akoestische microdevice

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.

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

Dit artikel geeft de gedetailleerde methode om een ​​snelle neutrofiele chemotaxis-analyse te verrichten door de integratie van de on-chip neutrofiele isolatie uit volledig bloed en de chemotaxis-test op een enkele microfluïdische chip.

Een all-on-chip methode voor snelle neutrofiele chemotaxis analyse direct van een druppel bloed

Elektrowetting-gebaseerde digitale microfluidic is een techniek die gebruik maakt van een spanning-gedreven verandering in de schijnbare contacthoek van een microliter-volume druppel om de manipulatie te vergemakkelijken. Door dit te combineren met gefunctionaliseerde magnetische kralen, kunnen meerdere laboratoriumeenheden worden ingebracht voor monstervoorbereiding en identificatie van ziekteverwekkers met behulp van immunosorbent Assay (ELISA) met enzymgebonden immunosorbent assay.

Elektrowetting-based Digital Microfluidics Platform for Automated Enzyme-linked Immunosorbent Assay

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.

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

Leer een volautomatische centrifugale microfluïdische methode voor ultragevoelige proteïnedetectie uit volbloed. Dit lab-on-a-disc platform met nanovezels bereikt femtomolaire gevoeligheid binnen 30 minuten.

Volautomatische centrifugale microfluïdische apparaat voor Ultragevoelige Protein Detection uit volbloed

Meer video's verkennen