Name: Fabricage van de Thermoplastic Microfluïdische Kanalen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-02-03T23:56:00.000+00:00
Duration: 16 min
Description: Leer de fabricage van thermoplastische microfluïdische apparaten met micro hot embossing en thermische binding. Deze methode toont nucleïnezuurisolatie via vaste-fase-extractie voor diagnostische toepassingen.

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

De microfluïdische kanalen zijn vervaardigd in een cyclische polyolefine (Zeonex ® 690R, Zeon Chemical Inc, Louisville, KY). Zeonex heeft een glas-transitie temperatuur (T g) van 136 ° C en is UV transparant, die essentieel is voor het licht gericht chemie gebruikt in de poreuze monoliet formatie. De microkanalen worden vervaardigd door micro-hot-embossing met een NiCo electroformed meester-schimmel, die de negatieve (omgekeerde) kenmerken van de microfluïdische platform heeft. De hot-embossing gaat als volgt: <ol><li> De mal en het polymeer substraat worden geplaatst tussen twee parallelle metalen platen. </li><li> De platen worden verwarmd tot de embossing temperatuur (166 ° C), dat is 30 º C boven de Tg van Zeonex. </li><li> De platen worden vervolgens geperst samen voor ongeveer 5 min en de druk wordt gehandhaafd op 250 psi. </li><li> De mal en de ondergrond worden vervolgens verwijderd uit de verwarmde platen, laten afkoelen voor 1-2 min, en vervolgens handmatig van elkaar gescheiden. </li><li> Putten van 1,5 mm diameter worden geboord aan de uiteinden van de kanalen voor de sample introductie en collectie. </li><li> Het reliëf plastic substraat wordt vervolgens thermisch gebonden met een ander stuk van Zeonex op ingesloten microfluïdische kanalen vormen. Het reliëf ondergrond en het deksel stuk kan UV-ozon of plasma voorafgaand aan de thermische binding behandeld om de afdichting efficiency te verbeteren en de trouw van de bijgevoegde kanaal structuur (Bhattacharyya en Klapperich, 2007) te garanderen. </li></ol> Fabricage van solid-phase extractie (SPE) kolom binnen de kunststof microfluïdische kanalen Fabricage van de vaste fase is een proces in twee stappen. In het begin van de gefabriceerde microkanalen zijn oppervlakte gewijzigd om de hechting van de SPE kolom te verbeteren om de plastic apparaat. Enten via het oppervlak fotopolymerisatie wordt gebruikt om de muren van het polymère microkanalen functionaliseren. Het enten procedure is als volgt: <ol><li> De microkanalen zijn gevuld met een 1:1 mengsel van ethyleen diacrylaat (EDA) en methylmethacrylaat (MMA) met 3% benzofenon, dat is een waterstof-abstraherende foto-initiator. Het EDA, MMA en benzofenon worden ingekocht bij Sigma-Aldrich, St. Louis, MO. </li><li> De chip wordt dan UV-bestraald gedurende 10 min bij 254 nm golflengte van UV en 200 mJ / cm 2-energie in een blootstelling aan ultraviolet licht instrument (CL-1000 UV Crosslinker, UPV Inc, Upland, CA). Het enten gebeurt via H-abstractie polymerisatie en resulteert in een oppervlakte-tethered polymeerketens, die je opgenomen in het polymerisatiemengsel gebruikt voor de bereiding van de monoliet in de tweede stap. </li><li> De overmaat monomeer wordt verwijderd uit de kanalen door te spoelen met 15 pi van methanol met behulp van vacuüm aspiratie. </li></ol> Na het photografting proces, is een microporeuze polymeer monoliet gevormd binnen de microkanalen die vangen de silica deeltjes voor DNA-extractie. De poreuze monoliet is bereid in situ als volgt: <ol><li> Het oppervlak aangepaste kanalen zijn gevuld met een mengsel bestaande monoliet voorloper van Buma (15% gew), EDMA (10% wt), 1-dodecanol (52,5% wt), cyclohexanol (22,5% wt), DMPAP (1% gew met respect monomeren) en 0,7 micrometer silica deeltjes (15% ten opzichte van het totale volume van de pre-polymeer-mengsel). De silica microsferen werden gekocht van Polysciences, Inc (Warrington, PA) en de monomeren en porogenic oplosmiddelen zijn gekocht bij Sigma-Aldrich, St. Louis, MO. </li><li> De chip wordt bestraald met UV in de UV-crosslinker bij 200 mJ / cm 2 voor 1,1 min tot polymerisatie te initiëren, en de overmaat monomeer wordt verwijderd uit de kanalen door te spoelen met 15 pi van methanol met behulp van vacuüm aspiratie. </li><li> De vloeibare verbindingen (NanoPorts TM-aansluitingen, Upchurch Scientific, Oak Harbor, WA) worden vervolgens bevestigd aan de introductie en opvangputten van de microfluïdische kanalen. </li><li> De poreuze monoliet is dan weer gewassen met methanol gedurende minstens 30 minuten met behulp van de spuit pomp met een debiet van 100mL/hour. </li></ol> Fabricage van CNT lysis monoliet in het plastic microfluïdische kanalen Fabricage van de CNT (koolstof nanobuisje) lysis monoliet is een proces in twee stappen. Ten eerste, de gefabriceerde microkanalen zijn oppervlakte-gemodificeerde (geënt) op dezelfde wijze als voor de SPE kolommen in de plastic apparaat. Na het photografting proces, is een microporeuze polymeer monoliet gevormd binnen de microchannel die is geïmpregneerd met multi-walled carbon nanotubes. De poreuze monoliet is bereid in situ als volgt: <ol><li> Meerwandige nanobuisjes zijn geresuspendeerd in cyclohexanol bij een concentratie van 2.27M. Dit resuspensie is ultrasonicated gedurende 30 minuten op 50% amplitude en 50% duty cycle met een sonifier cel disruptor (Sonifier S-250D, vervaardigd door Branson Ultrasonic, Danbury, CT). De ultrasoonapparaat voorzien van een doeltreffend en stabiele 0,5 M opschorting van de CNTs. De CNTs werden gekocht bij Nanolabs (Brighton, MA). </li><li> Het oppervlak aangepaste kanalen zijn gevuld met een soortgelijke monoliet precursormengsel behalve dat nu de oplossing van cyclohexanol + CNTs wordt gebruikt. De monoliet mengsel bestaat van Buma (15% gew), EDMA (10% wt), 1-dodecanol (52,5% wt), en cyclohexanol + CNTs (22,5% gew). Aan deze oplossing de foto-initiator DMPAP wordt toegevoegd (1,13% gew met betrekking tot de monomeren). De monomeren, porogenic oplosmiddelen en DMPAPA worden ingekocht bij Sigma-Aldrich, St. Louis, MO. </li><li> De chip wordt bestraald met UV in de UV-crosslinker bij 120 mJ / cm 2 voor 0,9 min tot polymerisatie te initiëren. Het apparaat is 180 graden omgedraaid in de crossliker en bestraald voor een andere 0,9 min bij 120 mJ / cm 2. De overmaat monomeer wordt verwijderd uit de kanalen door te spoelen met 50 ul van methanol met behulp van vacuüm aspiratie. </li><li> De vloeibare verbindingen (NanoPorts TM-aansluitingen, Upchurch Scientific, Oak Harbor, WA) worden vervolgens bevestigd aan de introductie en opvangputten van de microfluïdische kanalen. </li></ol> Bacteriële Monstervoorbereiding voor gebruik met de CNT lysis monoliet Het monster voorbereiding voor een bacteriële monster impliceert het nemen van een optische dichtheid meting bij 600 nm om ervoor te zorgen dat het monster niet is uitermate zo geconcentreerd te voorkomen verstopping van het kanaal. <ol><li> Neem een ​​OD lezen bij 600 nm met de bacteriën in de media, wordt dit gedaan met een biophotometer (Eppendorf BioPhotometer, Eppendorf Scientific, Inc, Westbury, NY). Verdun het monster tot de OD waarden vallen binnen het bereik 0.18-0.25 A. </li><li> Centrifugeer het monster bij 6500 rpm gedurende 5 minuten en decanteer het supernatant. </li></ol> Lysis <ol><li> Resuspendeer bacteriën in GuSCN * + 0,01% SDS + 4% proteïnase K (0.8mg/ml). Vortex kort (1 ml van bacteriën in de media moet worden gesuspendeerd in 1 ml GuSCN). Proteinase K werd toegevoegd aan de oplossing voor steun met denatureren eiwitten die verbonden zijn aan het bacteriële DNA en DNAases en RNAases remmen. Een bijkomend voordeel van het proteinase K is dat het ook helpt met het afbreken van de cellulaire eiwitten die muur is wenselijk omdat zowel gram-positieve bacteriën en Gram-negatieve bacteriën celwanden bevatten grote hoeveelheden eiwit (hoewel gram-negatieve bacteriën hebben meestal meer eiwit ). De chaotrope buffer helpt bovendien de proteïnase K met denatureren eiwitten, terwijl de detergent verstoort de celwand. Proteinase K en guanidiniumthiocyanaat (GuSCN) werden gekocht bij Qiagen Inc (Valencia, CA). SDS (natriumdodecylsulfaat) werd gekocht van Pierce (Rockford, IL). </li><li> Onmiddellijk belasting het monster in een spuit is aangesloten op PEEK-buizen. Aspireren de spuit zodat er geen lucht in het systeem. Sluit de slang aan op de nanoport en het kanaal. </li></ol> Een KDS100 injectiepomp (vervaardigd door KD Scientific, Holliston, MA) werd gebruikt voor de experimenten en het gebruikte debiet is 450 pL / uur voor alle stappen. Debiet van het monster lysis kanaal op 450ul/hr. <ol><li> Verzamel het monster en overgaan tot de DNA-extractie via SPE (zie DNA-extractie protocol). LET OP: Deze bacteriële monster niet hoeft te laden stap 2 volgen, omdat de schorsing is GuSCN *. </li></ol> DNA-extractie protocol De extractie procedure bestaat uit drie stappen: <ol><li> Belasting. </li><li> Wash </li><li> Elueren. </li></ol> KDS100 injectiepomp (vervaardigd door KD Scientific, Holliston, MA) werd gebruikt voor de experimenten en de gebruikte stroom bedroeg 300 pL / uur voor alle stappen. Belasting <ol><li> Toestand van het kanaal met chaotrope buffer (GuSCN *, guanidiniumthiocyanaat) voor 1-2 minuten voordat het experiment. </li><li> Meng het monster met chaotrope buffer in 1:1 verhouding. </li><li> Bemonsteringsstromen mengsel door het kanaal voor 3 minuten. </li></ol> Wassen <ol><li> Was het kanaal met 70% ethanol gedurende 2 minuten. </li><li> Was de zender met 100% ethanol gedurende 2 minuten. </li></ol> Elueren <ol><li> Elueer de geëxtraheerde DNA in Millipore-water gedurende 3 minuten. Verzamel 15 pi van gezuiverd, PCR-ready DNA. </li></ol> * De GuSCN van de Qiagen kit (Buffer RLT) werd gebruikt.

<ol><li>Bhattacharyya, A., Klapperich, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+and+chemical+analysis+of+plasma+and+ultraviolet-ozone+surface+treatments+for+thermal+bonding+of+polymeric+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Mechanical and chemical analysis of plasma and ultraviolet-ozone surface treatments for thermal bonding of polymeric microfluidic devices.</a> Lab Chip. 7, 876-882 (2007).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te melden.

fabricage van de thermoplastic microfluïdische kanalen

Fabrication of the Thermoplastic Microfluidic Channels

In ons lab hebben we met succes geïsoleerde nucleïnezuren direct van microliter en submicroliter volumes van menselijk bloed, urine en ontlasting met behulp van polymeer / nanodeeltjes composiet microschaal lysis en vaste fase extractie kolommen. De herstelde monsters worden geconcentreerd, klein volume monsters die zijn PCRable, zonder extra schoonmaakbeurt. Hier laten we zien hoe om thermoplastische microfluïdische chips met behulp van hete embossing en warmte afdichting fabriceren. Dan laten we zien hoe de in situ licht gericht oppervlak enten en polymerisatie gebruik door de afgesloten chip aan de composiet vaste fase kolommen te vormen. Tonen we enten en polymerisatie van een koolstof nanobuisje / polymeer composiet kolom voor bacteriële cel lysis. Vervolgens hebben we tonen de lysis proces gevolgd door een vaste-fase extractie van nucleïnezuren uit de steekproef op de chip met behulp van een silica / polymeer composiet kolom. De bijgevoegde protocollen bevat gedetailleerde instructies over hoe om zowel lysis en vaste fase extractie kolommen te maken.

Hier laten we zien hoe thermoplastische microfluïdische chips met behulp van hete embossing en warmte afdichting fabriceren. Dan laten we zien hoe de in situ licht gericht oppervlak enten en polymerisatie gebruik door de afgesloten chip aan de composiet vaste fase kolommen te vormen.

Fabricage van de Thermoplastic Microfluïdische Kanalen

In ons laboratorium hebben we succesvol nucleïnezuren geïsoleerd uit microliter- en submicroliter-volumes van menselijk bloed, urine en feces met behulp van ...

Hallo, mijn naam is Aida Pria en ik heb onlangs mijn PhD afgerond in het laboratorium van Dr. Katherine KLAS hier aan de BU. Vandaag ga ik de fabricage van een thermoplastisch microfluïdisch apparaat demonstreren met behulp van micro-hot embossing en thermische bonding. Vervolgens zal ik de isolatie van nucleïnezuren demonstreren met behulp van een vaste fase die silicadeeltjes bevat, waarbij de geëxtraheerde nucleïnezuren vervolgens kunnen worden gebruikt voor PCR-amplificatie, detectie of een andere diagnostische module.Hallo, mijn naam is Dominika Kalinski en ik ben een promovendus bij het biomedical micro devices and Microenvironments Laboratory aan de Boston University. Ik zal spreken over de vorming van een carbon nanotube lysis-monoliet in een microfluïdisch apparaat en de vorming van een solid phase extraction-monoliet voor DNA-extractie in een microfluïdisch apparaat. Vandaag gaan we een experiment demonstreren over de productie en toepassing van lysiskolommen op microschaal en solid phase extraction-kolommen binnen thermoplastische microfluïdische kanalen.Deze kolommen kunnen worden gebruikt voor de lysis van bacteriële cellen en de isolatie van nucleïnezuren uit het cell

fabrication-of-the-thermoplastic-microfluidic-channels

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Source: Kurz, D. L., et al. Microfluidic Platform to Study Bioclogging in Porous Media. J. Vis. Exp. (2022)The video demonstrates the use of a microfluidic device to study biofilm formation. A bacterial suspension is introduced into the microchannel, followed by incubation to allow biofilm development. Flow is then resumed, and pressure monitoring along with imaging is used to detect biofilm formation and pore blockage over time.

A Microfluidic Device for Real-Time Imaging and Pressure Tracking During Biofilm Formation

Een microchannels-on-a-chip platform werd ontwikkeld door de combinatie van fotolithografische reflowable fotolak techniek, zachte lithografie, en microfluidics. Het endotheel microkanalen platform bootst de driedimensionale (3D) geometrie van in vivo micro-vaatjes, loopt onder gecontroleerde continue perfusie stroom, zorgt voor hoge kwaliteit en real-time beeldvorming en kan worden toegepast voor microvasculaire onderzoek.

Procedure voor de ontwikkeling van multi-diepte Circulaire Cross-sectionele endotheel Microkanalen-on-a-chip

Twee aangrenzende vloeistoffen die door een gegroefd microfluïdisch kanaal gaan, kunnen worden gericht om een schede rond een prepolymeerkern te vormen; waardoor zowel vorm als doorsnede worden bepaald. Foto-geïnitieerde polymerisatie, zoals thiol click chemie, is zeer geschikt voor het snel stollen van de kernvloeistof tot een microvezel met vooraf bepaalde grootte en vorm.

Microfluïdische fabricage van polymere en biohybridevezels met vooraf ontworpen grootte en vorm

Een protocol voor de fabrikatie van kunststof microfluidic apparaten met transparante weergave-poorten voor zichtbaar en infrarood licht beeldvorming wordt beschreven.

Zachte lithografische Procedure voor de productie van kunststof Microfluidic apparaten met weergave-poorten transparant voor zichtbaar en infrarood licht

Een microfluidic-kanaal met vervormbare zijwanden biedt datatransportbesturing, deeltje handling, aanpassing van de dimensie van het kanaal en andere reconfigurations terwijl in gebruik. Beschrijven we een methode voor het fabriceren van een microfluidic-kanaal met zijwanden gemaakt van een matrix van spelden waarmee hun vorm te wijzigen.

Herconfigureerbare Microfluidic kanaal met zijwanden Pin-discretized

Verschillende methoden zijn beschikbaar voor de fabricage van alle zenders van niet-rechthoekige stukken ingesloten in Polydimethylsiloxaan microfluidic apparaten. De meeste van hen betrekken meerstaps productie en uitgebreide uitlijning. In deze paper is een one-step-aanpak voor het fabriceren van microfluidic kanalen van verschillende geometrische kruissecties gerapporteerd door Polydimethylsiloxaan sequentiële nat etsen.

Één stap aanpak te fabriceren Polydimethylsiloxaan Microfluidic kanalen van verschillende geometrische secties door sequentiële nat etsen processen

Dit protocol beschrijft de fabricage van microfluidic apparaten van MY133-V2000 te elimineren artefacten die zich vaak in microchannels als gevolg van de verschillen brekingsindices tussen microchannel structuren en een waterige oplossing voordoen. Dit protocol maakt gebruik van een acryl houder voor het comprimeren van de ingekapselde apparaat, verbetering van hechting, zowel chemisch als mechanisch.

Fabricage van refractieve-index-matched apparaten voor biomedische Microfluidics

Hier presenteren we een protocol voor het ontwerpen en fabriceren van aangepaste microfluïdische apparaten met minimale financiële en tijd investeringen. Het doel is het faciliteren van de invoering van microfluïdische technologieën in biomedische onderzoekslaboratoria en onderwijsinstellingen.

Snelle fabricage van aangepaste Microfluïdische apparaten voor onderzoeks-en educatieve toepassingen

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

Het huidige protocol beschrijft een microfluïdisch platform om de ontwikkeling van biofilms in quasi-2D poreuze media te bestuderen door microscopiebeeldvorming met hoge resolutie te combineren met gelijktijdige drukverschilmetingen. Het platform kwantificeert de invloed van poriegrootte en vloeistofstroomsnelheden in poreuze media op bioclogging.

Een microfluïdisch platform om bioclogging in poreuze media te bestuderen

Leer de fabricage van thermoplastische microfluïdische apparaten met micro hot embossing en thermische binding. Deze methode toont nucleïnezuurisolatie via vaste-fase-extractie voor diagnostische toepassingen.

Fabricage van de Thermoplastic Microfluïdische Kanalen

Meer video's verkennen