Fabricage van Driedimensionale Paper-based microfluïdische apparaten voor een immunoassay

Het algemene doel van dit protocol is om ons proces voor het fabriceren van driedimensionale papiergebaseerde apparaten te demonstreren, die we gebruiken als platform om point-of-care immunoassays te ontwikkelen. Deze methode biedt een papiergebaseerd microfluïdisch platform met een betrouwbaar fabricageproces, zodat tijd en inspanning kunnen worden besteed aan het ontwikkelen van assays in plaats van het ontwerpen van apparaten. Het belangrijkste voordeel van onze techniek is dat het mogelijk maakt om veel apparaten parallel te bereiden en in een hoeveelheid die wenselijk is voor academische onderzoeksprojecten.

Over het algemeen zullen nieuwe gebruikers moeite hebben met deze methode omdat er veel variabelen zijn om rekening mee te houden bij het fabriceren van apparaten, zoals de juiste uitlijning van lagen. Fouten kunnen resulteren in apparaten die niet functioneren. Een visuele demonstratie van deze methode is cruciaal omdat de assemblage moeilijk te visualiseren is met alleen de details die in artikelen worden gegeven.

Bereid eerst lagen van kwalitatief filterpapier voor door een stapel papier in een standaard papierformaat te snijden om het patroon met een wasdrukmachine te vergemakkelijken. Laad een gesneden vel papier in de printerlade. Druk vervolgens eerder ontworpen lagen af.

Vervolgens snijdt u een stapel nylonmembraan in vellen met behulp van een tafelpapiersnijder, waarbij u er zorgvuldig voor zorgt dat het nylonmembraan intact blijft en beschermd wordt tegen scheuren. Bewaar ongebruikt materiaal in een droogkast, omdat nylonmembranen gevoelig zijn voor vocht. Druk met behulp van een wasdrukmachine een opvanglaagpatroon af op een vel kopiepapier en plak het op een lichtdoos om als gids te dienen voor het plaatsen van het nylonmembraan.

Plaats vervolgens een schoon vel kopiepapier op het eerder bedrukte vel kopiepapier. Plak het schone papier op de lichtdoos maar plak de twee vellen niet aan elkaar. Plaats nu een gesneden vel nylonmembraan op het schone vel kopiepapier, zorg ervoor dat het membraan het bedrukte gebied van de onderste laag kopiepapier bedekt.

Plak alle vier de zijden van het nylonmembraan op het schone vel kopiepapier. Laad een vel nylonmembraan ondersteund door het kopiepapier dat eraan is bevestigd, in de handmatige voeding van de printerlade. Druk vervolgens één vel nylonmembraan tegelijk af.

Plak de bedrukte lagen op een acrylframe voor gelijkmatige verwarming boven en onder de laag wanneer deze in een zwaartekrachtconvectieoven wordt geplaatst. Plaats de lagen nu 30 seconden in de oven op 150 graden Celsius totdat het was in de dikte van het papier smelt. Nadat het papier uit de oven is verwijderd, controleert u of het was de dikte van het papier heeft doorgedrongen door het om te draaien en te controleren op onvolkomenheden in het ontwerp.

Verwijder het papier en het nylonmembraan van het acrylframe. Verwijder vervolgens het nylonmembraan van het dragerblad kopiepapier met behulp van een papiersnijder. Patroon dubbelzijdige vellen kleeffilms met een robotisch mesplotter met eerder voorbereide ontwerpbestanden.

Plak vervolgens een patroonlaag papier die moet worden ondersteund met lijm op een lichtdoos met de bedrukte kant naar beneden. Verwijder één kant van de beschermfolie van het patroonvel lijm. Druk het patroonvel lijm en de papierlaag samen.

Plaats vervolgens het gedeeltelijk geassembleerde apparaat in een beschermende hoes. Voer vervolgens de resulterende tweelaagse samenstelling door een geautomatiseerde lamineerder om de lijm en het papier volledig samen te drukken en eventuele luchtzakken uit de aangrenzende lagen te verwijderen. Plak een conjugaatlaag op een acrylframe zodat de hydrofiele zone die moet worden behandeld wordt opgehangen en niet in contact komt met het frame.

Voeg 2,5 microliter BSA en één X PBS toe aan de hydrofiele zone op de conjugaatlaag. Laat het monster twee minuten op kamertemperatuur drogen en droog het vervolgens vijf minuten op 65 graden Celsius. Voeg vervolgens vijf microliter van vijf OD colloïdale gouden nanodeeltjes geconjugeerd aan anti-beta hCG-antilichaam toe en herhaal het droogproces.

Plak een laterale kanaallaag op een acrylframe zodat de hydrofiele zone die moet worden behandeld wordt opgehangen en niet in contact komt met het frame. Voeg 10 microliter blokkeringsmiddel toe om het laterale kanaal te behandelen en herhaal hetzelfde droogproces dat voor de conjugaatlaag wordt gebruikt. Plak vervolgens een opvanglaag op een acrylframe zodat de hydrofiele zone die moet worden behandeld wordt opgehangen en niet in contact komt met het frame.

Behandel de opvanglaag met vijf microliter anti-alfa hCG-antilichaam. Laat het monster twee minuten op kamertemperatuur drogen en droog het vervolgens acht minuten op 65 graden Celsius. Voeg twee microliter blokkeringsmiddel toe en herhaal hetzelfde droogproces dat voor de opvanglaag wordt gebruikt.

Plak de waslaag op de lichtdoos met de bedrukte kant naar boven. Verwijder indien gebruik gemaakt wordt van uitlijningsgaten deze van de volgende lagen met behulp van een handmatig ponsgereedschap. Verwijder de beschermfolie op de achterkant van de opvanglaag om het lijm aan te brengen.

Lign de opvanglaag boven de waslaag met behulp van de uitlijningsgaten als gids, druk de twee lagen samen en vermijd het aanraken van de hydrofiele zones om besmetting of schade aan het apparaat te minimaliseren. Verwijder vervolgens de beschermfolie op de achterkant van de incubatielaag om het lijm aan te brengen. Lijn de incubatielaag boven de opvanglaag uit en druk ze samen.

Ga door met het toevoegen van lagen op deze manier totdat alle actieve lagen zijn geassembleerd. Plaats nu het gedeeltelijk geassembleerde apparaat in een beschermende hoes en bevestig de lagen stevig aan elkaar met behulp van een lamineerder. Verwijder de beschermfolie op de achterkant van de waslaag en bevestig de blotlaag aan de onderkant van het apparaat.

Na het lamineren om de assemblage van het driedimensionale papiergebaseerde microfluïdische apparaat te voltoo