Name: Een veelzijdige kit gebaseerd op digitale microfluïdische druppelbediening voor wetenschappelijk onderwijs (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-04-26T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Ontdek digitale microfluïdica voor wetenschappelijk onderwijs met deze veelzijdige kit. Leer druppels manipuleren op elektrode-arrays en verkrijg praktische ervaring met elektronische componenten en PCB-assemblage.

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

Y. T. Y. wil graag de financiële steun van het Ministerie van Wetenschap en Technologie erkennen onder subsidienummers MOST 107-2621-M-007-001-MY3 en National Tsing Hua University onder subsidienummer 109Q2702E1. Mark Kurban van Edanz Group (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac) bewerkte een ontwerp van dit manuscript.

1) Het assembleren van de digitale microfluidics kit
<ol><li>Soldeer de weerstanden, transistors en lichtgevende dioden op de printplaat volgens de schema's in figuur 1b.</li>
	<li>Sluit de uitgang van de hoogspanningsvoedingskaart aan op de printplaat met gesoldeerde componenten(figuur 2 en aanvullende figuur 1).</li>
	<li>Sluit de batterij aan op de spanningsbooster om de spanning van 6 V naar 12 V te verhogen (afbeelding 2 en aanvullende figuur 1).</li>
	<li>Sluit de hoogspanningstoevoerkaart aan op de spanningsboosterkaart om de spanning van 12 V tot ~230 V te verhogen(figuur 2 en aanvullende figuur 1).</li>
	<li>Sluit de vochtigheidssensor aan op het microcontrollerbord. Sluit de ultrasone piëzo-verstuiver en de vernevelaar aan op het microcontrollerbord(figuur 2 en aanvullende figuur 1).</li>
	<li>Plaats het geheel in de acrylbehuizing met afmetingen 23 cm x 20,5 cm x 6 cm.</li>
	<li>Schakel de microcontroller in met de code (Aanvullende code) en gebruik de digitale multimeter om de spanning van de EWOD-elektrode te meten om ervoor te zorgen dat de uitgangsspanning ~230 V is. Stel de variabele weerstand van de hoogspanningsvoedingskaart zo in dat de uitgangsspanning ~230 V is ( Aanvullendefiguur 2).</li>
</ol>2) Voorbereiding van isolator op de elektrodearray
<ol><li>Draag schone nitril handschoenen. Gebruik een micropipet om ~10 μL 5 cSt siliconenolie op het elektrodegebied aan te brengen en gebruik een vinger om de siliconenolie gelijkmatig over het elektrodegebied te verspreiden. Merk op dat de siliconenolie dient als vulling tussen elektrode en voedselwikkelisolator en om airgap te voorkomen.</li>
	<li>Snijd een stuk voedselfolie met afmetingen van ongeveer 2,5 cm x 4 cm en plaats het op de elektrode. Gebruik de micropipet om ~10 μL 5 cSt siliconenolie op het elektrodegebied aan te brengen en gebruik een vinger om de siliconenolie gelijkmatig te verspreiden. Merk op dat de siliconenolie dient als een hydrofobe laag bovenop de isolator.</li>
</ol>3) Chemiluminescentie-experiment op basis van luminol
<ol><li>Meng 0,25 g luminol en 1,6 g NaOH in 25 ml gedeïoniseerd water in een bekerglas met een glazen roerder om een oplossing te verkrijgen.</li>
	<li>Meng 20 ml van de oplossing uit de vorige stap met 20 ml 3% waterstofperoxide.</li>
	<li>Gebruik een micropipet om 2-5 μL van de lichtgevende oplossing van de vorige stap op de doelelektrode te plaatsen.</li>
	<li>Gebruik een micropipet om 10 μL 0,1% kalium ferricyanide op de elektrode te plaatsen. Merk op dat dit de druppel is die moet worden verplaatst voor elektrowetting.</li>
	<li>Schakel de microcontroller in om de druppel van 10 μL kalium ferricyanide te verplaatsen om samen te smelten met de luminol.</li>
</ol>4) Fluorescerend beeldvormingsexperiment
<ol><li>Knip een stuk semi-transparante tape met afmetingen van ~1 cm x 1 cm. Plaats de semi-transparante tape tussen de excitatie lichtgevende diode en EWOD elektroden.</li>
	<li>Bevestig het emissiekleurglasfilter met tape op de camera van de smartphone.</li>
	<li>Meng 2,5 mg fluoresceïne-isothiocyanaat in waterige ethanol (3% m/w) oplossing.</li>
	<li>Pipet ~10 μL van de oplossing van de vorige stap op een van de elektroden.</li>
	<li>Schakel de microcontroller in.</li>
	<li>Gebruik de smartphone om een video van druppelbediening op te nemen.</li>
</ol>5) Langdurig druppelbedieningsexperiment met ultrasone verstuiver
<ol><li>Plaats 1 ml water op de ultrasone verstuiver. Houd er rekening mee dat de code is geschreven om een drempel feedback algoritme te gebruiken om een vochtigheidsgraad van meer dan 90% te behouden.</li>
	<li>Plaats een druppel van 10 μL met een micropipet. Schakel de microcontroller in en sluit onmiddellijk het deksel van de behuizing.</li>
	<li>Wacht tot ~1 uur. Controleer visueel de druppelbediening.</li>
</ol>

<ol><li>Convery, N., Gadegaard, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((30+years+of+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Micro+and+Nano+Engineering%22%5BJournal%5D)">30 years of microfluidics.</a> Micro and Nano Engineering. 2, 76-91 (2019).</li>
<li>Rackus, D. G., Ridel-Kruse, I. H., Pamme, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+on+a+chip%3A+Microfluidics+for+formal+and+informal+science+education%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Learning on a chip: Microfluidics for formal and informal science education.</a> Biomicrofluidics. 13, 041501(2019).</li>
<li>Legge, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+under+the+microscope-Lab+on+a+chip+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">Chemistry under the microscope-Lab on a chip technologies.</a> Journal of Chemical Education. 79, 173(2002).</li>
<li>Fintschenko, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Education%3A+a+modular+approach+to+microfluidics+in+the+teaching+laboratory%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Education: a modular approach to microfluidics in the teaching laboratory.</a> Lab On A Chip. 11, 3394(2011).</li>
<li>Mugele, F., Baret, J. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting%3A+from+basics+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Electrowetting: from basics to applications.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 17, 705-774 (2005).</li>
<li>Lippmann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relations+entre+les+phenomenes+electriques+et+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Chim.+Phys%22%5BJournal%5D)">Relations entre les phenomenes electriques et capillary.</a> Ann. Chim. Phys. 6, 494(1875).</li>
<li>Berge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocapillarite+et+mouillge+de+films+isolant+par+l%27eau%5BTitle%5D)+AND+%22C.+R.+Acad.+Sci.+II%22%5BJournal%5D)">Electrocapillarite et mouillge de films isolant par l'eau.</a> C. R. Acad. Sci. II. 317, 157(1993).</li>
<li>Pollack, M. G., Fair, R. B., Shenderov, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting-based+actuation+of+liquid+droplets+for+microfluidics+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrowetting-based actuation of liquid droplets for microfluidics applications.</a> Applied Physics Letters. 77, 1725(2000).</li>
<li>Lee, J., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-tension-driven+microactuation+based+on+continuous+electrowetting%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Surface-tension-driven microactuation based on continuous electrowetting.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 171(2000).</li>
<li>Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Analalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Digital Microfluidics.</a> Annual Review of Analalytical Chemistry. 5, 413-440 (2012).</li>
<li>Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Let%27s+get+digital%3A+digitizing+chemical+biology+with+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Chemical+Biology%22%5BJournal%5D)">Let's get digital: digitizing chemical biology with microfluidics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 14, 574-581 (2000).</li>
<li>Pollack, M. G., Pamula, V. K., Srinivasan, V., Eckhardt, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2011.+Applications+of+electrowetting-based+digital+microfluidics+in+clinical+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Review+of+Molecular+Diagnostics%22%5BJournal%5D)">2011. Applications of electrowetting-based digital microfluidics in clinical diagnostics.</a> Expert Review of Molecular Diagnostics. 11, 393-407 (2011).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+in+copper+substrates+for+digital+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping in copper substrates for digital microfluidics.</a> Advanced Materials. 19 (1), 133-137 (2007).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost%2C+rapid-prototyping+of+digital+microfluidics+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Low-cost, rapid-prototyping of digital microfluidics devices.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 4, 349-355 (2008).</li>
<li>Fobel, R., Fobel, C., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DropBot%3A+an+open-source+digital+microfluidic+control+system+with+precise+control+of+electrostatic+driving+force+and+instantaneous+drop+velocity+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">DropBot: an open-source digital microfluidic control system with precise control of electrostatic driving force and instantaneous drop velocity measurement.</a> Applied Physics Letters. 102, 193513(2013).</li>
<li>Yafia, M., Ahmadi, A., Hoorfar, M., Najjaran, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-portable+smartphone+controlled+integrated+digital+microfluidic+system+in+a+3D-printed+modular+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Ultra-portable smartphone controlled integrated digital microfluidic system in a 3D-printed modular assembly.</a> Micromachines. 6 (9), 1289-1305 (2015).</li>
<li>Alistar, M., Gaudenz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OpenDrop%3A+an+integrated+do-it-yourself+platform+for+personal+use+of+biochips%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineering%22%5BJournal%5D)">OpenDrop: an integrated do-it-yourself platform for personal use of biochips.</a> Bioengineering. 4 (2), 45(2017).</li>
<li>Khan, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Luminol-based+chemiluminescent+signals%3A+clinical+and+non-clinical+application+and+future+uses%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Biochemistry+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Luminol-based chemiluminescent signals: clinical and non-clinical application and future uses.</a> Applied Biochemistry and Biotechnology. 173 (2), 333-355 (2014).</li>
<li>Agresti, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-throughput+screening+in+drop-based+microfluidics+for+directed+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-throughput screening in drop-based microfluidics for directed evolution.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (9), 4004-4009 (2010).</li>
<li>Microfluidics. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/">https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/</a> (2020).</li>
<li>Busnel, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+capillary+isoelectric+focusing+in+glycerol-water+media+with+a+view+to+hydrophobic+protein+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Evaluation of capillary isoelectric focusing in glycerol-water media with a view to hydrophobic protein applications.</a> Electrophoresis. 26, 3369-3379 (2005).</li>
<li>Chatterjee, D., Shepherd, H., Garrell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+model+for+actuating+liquids+in+a+two+plate+droplet+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Electromechanical model for actuating liquids in a two plate droplet microfluidic device.</a> Lab On A Chip. 9, 1219-1229 (2009).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets bekend te maken.

De hier beschreven procedure stelt de lezer in staat om een werkend EWOD-systeem te monteren en te testen op druppelbediening en praktijkervaring op te doen met microfluïdica. We vermijden opzettelijk dure componenten en chemische monsters. Momenteel, kan één uitrusting voor ~$130 worden geconstrueerd met het duurste component zijnd optisch kleurenglas voor fluorescente beeldvorming en microcontroller exclusief de douane acryldekking(Supplementige Lijst 1). Voor een dergelijke prijs is ook een fluorescer...

Microfluidics is een zeer interdisciplinair veld dat fysica, chemie, biologie en engineering kamt voor de manipulatie van kleine hoeveelheden vloeistoffen, variërend van femtoliter tot microliters1. Microfluïdica is ook een zeer breed en actief vakgebied; een web of science-zoekopdracht levert bijna 20.000 publicaties op en toch is er onvoldoende literatuur en recensiedocumenten over het gebruik van microfluïdica als educatief instrument2. Er zijn twee inzichtelijke, zij het verouderde recensieartikelen van Legge en Fintschenko3,4. Legge laat opvoeders kennismaken met het idee van een lab op een chip3. Fintschenko wees op de rol van microfluïdica onderwijslab in Science Technology Engineering Mathematics (STEM) onderwijs en vereenvoudigde de filosofieën in "teach microfluidics" en "use microfluidics"4. Een recentere review van Rackus, Ridel-Kruse en Pamme in 2019 wijst erop dat microfluïdica niet alleen interdisciplinair van aard is, maar ook een zeer praktisch onderwerp2. De praktische activiteit met betrekking tot de praktijk van microfluïdica leent studenten voor op onderzoek gebaseerd leren en maakt het een boeiend hulpmiddel voor wetenschapscommunicatie en outreach. Microfluïdica biedt inderdaad veel potentieel voor wetenschapsonderwijs in zowel formele als informele omgevingen en is ook een ideaal "hulpmiddel" om het grote publiek te enthousiasmeren en te informeren over het interdisciplinaire aspect van moderne wetenschappen.
Voorbeelden zoals goedkope microkanaalapparaten, papieren microfluïdica en digitale microfluïdica zijn ideale hulpmiddelen voor educatieve doeleinden. Onder deze platforms blijven digitale microfluïdica esoterische en peer-reviewed rapporten op basis van digitale microfluïdica ontbreken2. Hier stellen we voor om digitale microfluïdica om verschillende redenen als educatief hulpmiddel te gebruiken. Ten eerste is digitale microfluïdica zeer verschillend van microkanaalgebaseerd paradigma omdat het is gebaseerd op manipulatie van de druppels en het gebruik van de druppels als discrete microvessels. Ten tweede worden druppels gemanipuleerd op relatief generieke elektrode-array platforms, zodat digitale microfluïdica nauw kunnen worden gekoppeld aan micro-elektronica. Gebruikers kunnen gebruikmaken van een uitgebreide set elektronische componenten, die nu zeer toegankelijk zijn voor doe-het-zelftoepassingen om elektronisch te communiceren met druppels. Daarom stellen we dat digitale microfluïdica studenten deze unieke aspecten kunnen laten ervaren en open-minded kunnen zijn om zich niet overdreven te houden aan microchannel-gebaseerde lage Reynold-nummermicrofluidics1.
Kortom, het gebied van digitale microfluïdica is grotendeels gebaseerd op de elektrowettingsverschijnselen, die voor het eerst werden beschreven door Gabriel Lippmann5,6. De recente ontwikkelingen werden geïnitieerd door Berge in de vroege jaren '907. Zijn belangrijkste bijdrage is het idee om een dunne isolator in te voeren om de geleidende vloeistof van metalen elektroden te scheiden om het probleem van elektrolyse te elimineren. Dit idee wordt elektrowetting op diëlektrisch (EWOD) genoemd. Vervolgens werd de digitale microfluïdica gepopulariseerd door verschillende baanbrekende onderzoekers8,9. Nu is een uitgebreide lijst van toepassingen, bijvoorbeeld in klinische diagnostiek, chemie en biologie, bewezen op digitale microfluïdica10,11,12 en daarom zijn er tal van voorbeelden beschikbaar voor een educatieve omgeving. In het bijzonder hebben Abdelgawad en Wheeler, in het lijn van goedkope, doe-het-zelf digitale microfluïdica, eerder goedkope, snelle prototyping van digitale microfluïdicagerapporteerd 13,14. Fobel et al., heeft ook gemeld DropBot als een open source digitale microfluïdische controlesysteem15. Yafia et al., meldde ook een draagbare digitale microfluïdica op basis van 3D-geprinte onderdelen en kleinere telefoon16. Alistar en Gaudenz hebben ook het batterij aangedreven OpenDrop-platform ontwikkeld, dat is gebaseerd op de veldeffecttransistorarray en dc-bediening17.
Hier presenteren we een digitale microfluïdische educatieve kit op basis van commercieel geproduceerde printplaat (PCB) waarmee de gebruiker digitale microfluïdica kan assembleren en praktische ervaring kan opdoen (figuur 1). Fee-for-service om PCB's te maken van digitale ontwerpbestanden is op grote schaal beschikbaar, en daarom denken we dat het een haalbare goedkope oplossing voor onderwijs is, op voorwaarde dat digitale ontwerpbestanden kunnen worden gedeeld. Zorgvuldige keuze van componenten en systeemontwerp is gemaakt om het assemblageproces te vereenvoudigen en een interface te maken met het intuïtieve van de gebruiker. Daarom wordt een configuratie met één plaat gebruikt in plaats van een configuratie met twee platen om te voorkomen dat er een bovenplaat nodig is. Zowel de componenten als de teststoffen moeten gemakkelijk beschikbaar zijn. Voedselfolie uit de supermarkt wordt bijvoorbeeld gebruikt als isolator in onze kit.
Om de haalbaarheid van onze kit te bewijzen, stellen we een specifiek chemie-experiment voor op basis van chemiluminescentie van luminol en bieden we het protocol. De hoop is dat visuele observatie van chemiluminescentie studenten kan enthousiasmeren en prikkelen. Luminol is een chemische stof die een blauwe gloed vertoont wanneer gemengd met een oxidatiemiddel zoals H2O2 en wordt meestal gebruikt in forensisch onderzoek om bloed te detecteren18. In onze laboratoriumomgeving dient kalium ferricyanide als katalysator. Luminol reageert met het hydroxide-ion en vormt een dianion. Het dianion reageert vervolgens met zuurstof uit waterstofperoxide om 5-aminoftaalzuur te vormen met elektronen in een opgewonden toestand, en ontspanning van elektronen van de opgewonden toestand naar de grondtoestand resulteert in fotonen die zichtbaar zijn als een uitbarsting van blauw licht.
We rapporteren ook een fluorescerend beeldvormingsexperiment met een smartphone om de integratie van een lichtgevende diode (LED) als excitatielichtbron aan te tonen. Ten slotte is druppelverdamping een probleem in microfluïdica, maar wordt het zelden aangepakt. (Een waterdruppel van 1 μL gaat binnen 1 uur verloren van een open substraat3.) We gebruiken een verstuiver op basis van een hoogfrequente piëzo-transducer om water om te zetten in fijne nevel. Dit creëert een bevochtigde omgeving om druppelverdamping te voorkomen en demonstreert langdurige (~ 1 uur) druppelbediening.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig01.jpg"> Figuur 1: Schema's van EWOD-opstelling. (a) Een microcontroller wordt gebruikt om een controlevolgorde aan de EWOD-elektrode te geven. Ook wordt de luchtvochtigheid geregeld. (b) Schema's van PCB lay-out. Elektroden, LED voor fluorescerende beeldvorming, weerstand en veldeffecttransistors (FET) zijn gelabeld. Schaalbalk van 1 cm wordt ook getoond. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig02.jpg"> Figuur 2: Bovenaanzicht van de kit. Microcontroller board, high voltage supply board, EWOD PCB, vochtigheidssensor en verstuiver zijn gelabeld. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig02large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.</a>

<table><tbody><tr><td>Acrylic enclosure</td><td>LOCAL vendor</td><td></td><td>23cm x 20.5 cm x 6cm</td></tr><tr><td>Ardunion Uno</td><td>Arduino</td><td>UNO</td><td>microcontroller board</td></tr><tr><td>azijnzuur</td><td>Sigma Alrich</td><td>695092-100ML</td><td></td></tr><tr><td>Breadboard</td><td>MCIGICM</td><td>400tie</td><td>4 cm x 7 cm, 400 punten Soldeerloos Breadboard, een pakket van 4</td></tr><tr><td>BSP89 H6327 Infineon MOSFET</td><td>Mouser</td><td>726-BSP89H6327</td><td>drain bron doorbraakspanning 240V, onweerstand 4.2 ohm</td></tr><tr><td>citroenzuur</td><td>sigma Alrich</td><td>251275-100G</td><td></td></tr><tr><td>Kleurglasfilter</td><td>Thorlabs</td><td>FGL 530</td><td>kleurglasfilter voor fluorescentie beeldvorming</td></tr><tr><td>DHT11 temperatuur &amp; vochtigheidssensor</td><td>adafruit</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Digitaal multimeter&nbsp;</td><td>Fluke</td><td>17B</td><td></td></tr><tr><td>Fluoresceïne isothiocyanate isomeer I</td><td>sigma Alrich</td><td>F7250-50MG</td><td>50 mg prijs, fluorescentie beeldvorming</td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Sigma Alrich</td><td>G9012-500ML</td><td></td></tr><tr><td>Hogespanningsvoeding voor Nixe-buis</td><td>Vaorwne</td><td>NCH6100HV</td><td>Hogespanningsvoeding max dc 235V</td></tr><tr><td>LM2596 spanningsverhogercircuit</td><td></td><td></td><td>spanning verhogen van 5V naar 12 V</td></tr><tr><td>Luminol</td><td>Sigma Alrich</td><td>123072-5G</td><td>5 g voor $110</td></tr><tr><td>Pipet</td><td>Thermal Fisher</td><td></td><td>1- 10 ul</td></tr><tr><td>Gedrukte printplaat&nbsp;</td><td>Local vender</td><td></td><td>10 stuks voor $60</td></tr><tr><td>Kunststof voedselfolie</td><td>Kirkland</td><td>Stretch-tite&nbsp;</td><td>voedselfolie Kunststof voedselfolie</td></tr><tr><td>Kaliumferricyanide</td><td>Merck</td><td>104982</td><td>1 kg</td></tr><tr><td>1N Kaliumhydroxide-oplossing (1 mol/l)&nbsp;</td><td>Scharlau&nbsp;</td><td></td><td>1 Liter</td></tr><tr><td>Klaar kantoortape 3mm</td><td>3M Scotch</td><td></td><td>semi-transparant, gebruikt als diffuser voor verlichting</td></tr><tr><td>zout</td><td>Great Value gejodeerd zout</td><td></td><td>6 oz voor $7 zout uit supermarkt</td></tr><tr><td>Siliconenolie (5Cst)</td><td>Sigma Alrich</td><td>317667-250ML</td><td>top hydrofobe laag &amp; vullaag tussen elektrode en isolator</td></tr><tr><td>sucrose</td><td></td><td></td><td>tafelsuiker&nbsp; van elke supermarkt, 6 dollar per pond</td></tr><tr><td>Surface mount blauwe LED</td><td>oznium</td><td>3528</td><td>Oznium 20 stuks PLCC-2 Surface Mount LEDs, 3528 Size SMD SMT LED - Blauw</td></tr><tr><td>Surface mount weerstand 180k Ohm</td><td>Balance World Inc</td><td></td><td>3mm x 6 mm 1watt</td></tr><tr><td>Surface mount weerstand 510Ohm</td><td>Balance World Inc</td><td></td><td>bias weerstand voor LED, 3mmx6mm 1watt</td></tr><tr><td>Watervernevelaar</td><td>Grove&nbsp;</td><td></td><td>werkfrequentie 100 kHz&nbsp; voedingsspanning 5V max 2W&nbsp; Het kit wordt geleverd met ultrasone transducer</td></tr><tr><td colspan="4">hogespanningstransistor</td></tr></tbody></table>

een veelzijdige kit gebaseerd op digitale microfluïdische druppelbediening voor wetenschappelijk onderwijs

A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education

Dit artikel beschrijft een educatieve kit op basis van digitale microfluïdica. Een protocol voor op luminol gebaseerd chemiluminescentie-experiment wordt gerapporteerd als een specifiek voorbeeld. Het heeft ook fluorescerende beeldvormingscapaciteit en gesloten bevochtigde behuizing op basis van een ultrasone verstuiver om verdamping te voorkomen. De kit kan in korte tijd en met minimale training in elektronica en solderen worden geassembleerd. De kit stelt zowel niet-gegradueerde / afgestudeerde studenten als enthousiastelingen in staat om op een intuïtieve manier praktische ervaring op te doen in microfluïdica en te worden opgeleid om vertrouwd te raken met digitale microfluïdica.

De druppelbediening wordt opgenomen met een smartphone. Representatieve resultaten voor chemiluminescentie en fluorescerende beeldvorming worden weergegeven in figuur 3 en figuur 4. Voor het chemiluminescentie-experiment wordt de druppel van 10 μL ferricyanide geactiveerd om te bewegen en te mengen met een vooraf afgezet druppel van 2 μL op de doelelektrode, zoals weergegeven in figuur 3. De tijdsper...

We beschrijven een educatieve kit waarmee gebruikers meerdere experimenten kunnen uitvoeren en praktische ervaring kunnen opdoen met digitale microfluïdica.

Een veelzijdige kit gebaseerd op digitale microfluïdische druppelbediening voor wetenschappelijk onderwijs

This paper describes an educational kit based on digital microfluidics. A protocol for luminol-based chemiluminescence experiment is reported as a ...

We presenteren een digitale microfluïdische educatieve kit op basis van een commercieel geproduceerde printplaat waarmee de gebruiker praktische ervaring kan opdoen met digitale microfluïdica. Dit is een levensvatbare, goedkope oplossing voor onderwijs, op voorwaarde dat digitale PCB-ontwerpbestanden kunnen worden gedeeld. We stellen voor om digitale microfluïdica te gebruiken als een educatief hulpmiddel omdat druppels worden gemanipuleerd op generieke elektrode array platforms.Gebruikers kunnen gebruik maken van een uitgebreide set elektronische componenten die nu zeer toegankelijk zijn voor doe-het-zelftoepassingen om elektronisch te communiceren met de druppels. Het demonstreren van de procedure zal Yu Hao Guo zijn, een afgestudeerde student van het Yang Laboratorium. Begin met het solderen van de oppervlaktebevestigingsweerstanden, transistors en lichtgevende dioden op de PRINTPLAAT.Sluit de uitgang van de hoogspanningsvoedingskaart aan op de PRINTPLAAT met de gesoldeerde componenten. Sluit vervolgens de batterij aan op de spanningsbooster om de spanning van zes volt naar 12 volt te verhogen. Sluit de vochtigheidssensor, de ultrasone piëzo-verstuiver en het bestuurdersbord van de verstuiver aan op het microcontrollerbord.Schakel de microcontroller in met behulp van de meegeleverde aanvullende code. Stel de variabele weerstand van de hoogspanningskaart in en gebruik de digitale multimeter om de spanning van de EWOD-elektrode te meten. Draag schone nitrilhandschoenen en breng 10 microliters van vijf centistoke siliconenolie aan op het elektrodegebied met behulp van een micropipet.Verdeel de olie gelijkmatig over het elektrodegebied met een vinger. Snijd een stuk voedselfolie met afmetingen van 2,5 bij vier centimeter en plaats het bovenop de elektrode. Breng siliconenolie aan op het elektrodegebied met behulp van een micropipet en verdeel het gelijkmatig.Om een chemiluminescentie-experiment uit te voeren, plaatst u twee tot vijf microliters lichtgevende oplossing op de doelelektrode met behulp van een micropipet. Plaats 10 microliters van 0,1% kaliumferrocyanide op de elektrode die kan worden verplaatst als een druppel voor elektrowetting. Zet de microcontroller aan zodat de kalium ferrocyanide druppel samensmelt met de luminol.Voor fluorescerende beeldvorming snijdt u een stuk semi-transparante tape van één vierkante centimeter en plaatst u het tussen de excitatielichtgevende diode en EWOD-elektroden. Bevestig het emissieglasfilter op de camera van de smartphone met tape en plaats 10 microliters van de kaliumferrocyanideoplossing op de elektroden. Neem de video van de druppelbediening op met een smartphone.Voor langdurige druppelbediening plaatst u een milliliter water op de ultrasone verstuiver. Plaats een druppel kaliumferrocyanide en zet de microcontroller aan. Sluit vervolgens onmiddellijk het deksel van de behuizing.Controleer de druppelbediening na een uur. Hier wordt een representatieve druppelbeweging getoond. Voor het chemiluminescentie-experiment wordt de druppel ferrocyanide geactiveerd om na 12 seconden te bewegen en te mengen met de vooraf afgezet lichtdruppel op de doelelektrode.Een schematische opstelling van een LED die dient als lichtbron voor excitatie, een semi-transparante heldere kantoortape als lichtverspreider en het emissiefilter dat direct op de smartphonecamera is bevestigd, wordt hier weergegeven. Fluorescerende beeldvorming van de druppel die fluoresceïne bevat isothiocyanaat in het donker wordt gezien als een resultaat van de semi-transparante tape die dient als de diffuser om het excitatielicht gelijkmatig te verdelen. Voor een langetermijnexperiment kan succesvolle druppelbediening worden waargenomen.Representatieve vochtigheidsgegevens onder de werking van een ultrasone verstuiver worden hier weergegeven. Dit protocol kan worden gebruikt om een educatieve kit te ontwikkelen op basis van digitale microfluïdica. Een op luminol gebaseerd chemiluminescentie-experiment wordt gerapporteerd als een specifiek voorbeeld.De kit kan in korte tijd en met minimale training in elektronica worden geassembleerd. Het hier beschreven vereenvoudigde experiment kan worden uitgebreid tot andere experimenten. Een papieren testkit kan bijvoorbeeld worden gebruikt door de druppel naar het op te nemen papier te verplaatsen.Een microcontroller met interfacelogicacircuit kan ook worden toegevoegd om meer geavanceerde digitale controle en programmeerbaarheid te bieden. Dit protocol kan niet-professionele enthousiastelingen ten goede komen om elektronica te leren en toe te passen om hun kennis van het veld verder te bevorderen.

a-versatile-kit-based-on-digital-microfluidics-droplet-actuation-for

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Een nieuwe microfluïdische systeem is ontwikkeld met behulp van het fenomeen van de passieve pompen en een door de gebruiker gecontroleerd vloeistof aflevering systeem. Dit microfluïdische systeem heeft de potentie om te worden gebruikt in een breed scala van biologische toepassingen, gezien de lage kosten, gebruiksgemak, volumetrische precisie, hoge snelheid, herhaalbaarheid en automatisering.

High Speed ​​Droplet-based Delivery System voor Passive Pompen in microfluïdische apparaten

Druppel op basis van microfluïdische platforms zijn veelbelovende kandidaten voor high throughput experimenten, omdat zij in staat zijn om goedkoop te genereren picoliter, self-gecompartimenteerde schepen op kHz tarieven. Door integratie met snelle, gevoelige en een hoge resolutie fluorescentie spectroscopische methoden, kunnen de grote hoeveelheden informatie uit die in deze systemen efficiënt kunnen worden geëxtraheerd, aangewend en gebruikt.

Fluorescentie detectiemethoden voor microfluïdische druppel platforms

We hebben een geautomatiseerde celkweek en verhoor platform ontwikkeld voor micro-schaal cel stimulatie experimenten. Het platform biedt eenvoudige, veelzijdige en precieze controle in het cultiveren en stimuleren van kleine populaties van cellen en het terugwinnen van lysaten voor moleculaire analyses. Het platform is geschikt voor studies die kostbare cellen en / of reagentia.

Een veelzijdige Geautomatiseerde platform voor micro-schaal cel stimulatie Experimenten

Het protocol voor de fabricage en werking van velddewetende apparaten (Field-DW) wordt beschreven, evenals de voorlopige studies van de effecten van elektrische velden op druppelinhouden.

Profiterend van Reduced Droplet-oppervlak interactie aan Transport van Bioanalytes Optimaliseer in Digital Microfluidics

We presenteren een discrete druppel monster introductie voor inductief gekoppeld plasma massaspectrometrie (ICPMS). Het is gebaseerd op een goedkope en wegwerpbare microfluïdische chip die sterk monodisperse druppeltjes in een groottebereik van 40-60 pm bij frequenties van 90 tot 7000 Hz.

Een Microfluïdische Chip voor ICPMS Sample Inleiding

We beschrijven een digitale eindpuntassay voor het kwantificeren van nucleïnezuren met een vereenvoudigde (analoge) uitlezing. We meten bulkfluorescentie van druppelgebaseerde digitale assays met behulp van een standaard qPCR-machine in plaats van gespecialiseerde instrumenten en bevestigen onze resultaten door middel van microscopie.

Eenvoudige Bulk uitlezing van Digital nucleïnezuur kwantificering Testen

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

Lab-in-a-drop reactie systemen toestaan de veelzijdige uitvoering van complexe reacties in een schaal van microfluidic. Een automatische bediening platform bestaande uit een 3 x 3 matrix van elektromagnetische spoelen werd ontwikkeld en met succes gebruikt voor het samenvoegen van twee 10 µL microreactors en daardoor een enzymatische reactie in de resulterende vloeistof Friezen te initiëren.

Waterige druppels gebruikt als enzymatische Microreactors en hun elektromagnetische aandrijving

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

Dit protocol beschrijft hoe het Microbial Microdroplet Culture-systeem (MMC) kan worden gebruikt om geautomatiseerde microbiële teelt en adaptieve evolutie uit te voeren. MMC kan micro-organismen automatisch en continu cultiveren en subcultureren en online hun groei volgen met een relatief hoge doorvoer en goede parallellisatie, waardoor het arbeids- en reagensverbruik wordt verminderd.

Geautomatiseerde microbiële teelt en adaptieve evolutie met behulp van microbieel microdruppelcultuursysteem (MMC)

De fabricage van een dubbellaags apparaat op basis van polydimethylsiloxaan (PDMS) voor de productie van combinatorische bibliotheken in water-in-olie-emulsies (pluggen) wordt hier gepresenteerd. De benodigde hardware en software die nodig zijn om de productie van stekkers te automatiseren, worden gedetailleerd beschreven in het protocol en de productie van een kwantitatieve bibliotheek van fluorescentiestekkers wordt ook gedemonstreerd.

Dubbellaags microfluïdisch apparaat voor de productie van combinatorische pluggen

Ontdek digitale microfluïdica voor wetenschappelijk onderwijs met deze veelzijdige kit. Leer druppels manipuleren op elektrode-arrays en verkrijg praktische ervaring met elektronische componenten en PCB-assemblage.

Een veelzijdige kit gebaseerd op digitale microfluïdische druppelbediening voor wetenschappelijk onderwijs

Meer video's verkennen