Name: AC elektrokinetische Verschijnselen Gegenereerd door micro-elektrode Structures (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-07-28T20:28:00.000+00:00
Duration: 20 min 38 s
Description: Leer AC-elektrokinetische fenomenen voor microfluidica en biochip-toepassingen. Deze video behandelt de fysica, apparaatfabricage en interpretatie van experimentele waarnemingen met micro-elektroden.

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

Fabriceren van Cr / Au elektroden op glas substraten Deel 1A: Natte Etch Methode * Voor de hoogste kwaliteit apparaten, moet het productieproces worden uitgevoerd in een clean room of onder afzuigkappen met laminaire stroming, zodat stof en andere verontreinigingen hebben geen invloed op het patroon. <ol><li> 2-inch met 4-inch glazen dia&#39;s zijn geplaatst in een verwarmde (80 ° C) Piranha-oplossing (5:07 H 2 O 2: H 2 SO 4) gedurende 30 minuten om verontreinigingen (vooral organische) te verwijderen en daarna gespoeld in DI water en gedroogd met perslucht. </li><li> 20 nm en 200 nm Cr Au worden afgezet op de substraten met een elektronenbundel verdamper. </li><li> Shipley 1827 positieve fotolak wordt afgezet op het glas dia&#39;s met een spincoater (3000 rpm, 1000 rpm / s helling, 30 seconden spin-tijd). </li><li> Substraten worden vervolgens zacht gebakken gedurende 2 minuten op 100 ° C. </li><li> Het patroon van het masker wordt overgebracht naar de fotolak met contact UV blootstelling aan 8,4 seconden voor een totaal van 206 mJ / cm 2. </li><li> De fotolak is ontwikkeld in Microposit MF 351: Water (1:3) gedurende 30 seconden met een goede agitatie, gevolgd door een DI-water spoelen. </li><li> Na inspectie met een microscoop om goede ontwikkeling te garanderen, worden de substraten vervolgens geëtst in Au etsmiddel en Chrome etsmiddel 15 seconden en 30 seconden respectievelijk met DI wast tussen en na. </li></ol> Deel 1B: Alternatieve Protocol - Lift-off methode <ol><li> 2-inch met 4-inch glazen dia&#39;s zijn geplaatst in een verwarmde (80 ° C) Piranha-oplossing (05:07 H2O 2: H 2 SO 4) gedurende 30 minuten om verontreinigingen (vooral organische) te verwijderen en daarna gespoeld met DI-water-en gedroogd met perslucht. </li><li> Futurrex NR-7 1500 PY negatieve fotoresist was spincoated op de ondergrond (2000 rpm, 1000 rpm / s helling, 40 seconden spin-tijd). </li><li> Substraten waren zacht gebakken gedurende 1 minuut op 150 ° C. </li><li> Neem contact met UV-blootstelling van 21 seconden (400 mJ / cm 2). </li><li> De substraten werden vervolgens geplaatst op een hete plaat ingesteld op 100 ° C gedurende 1 minuut om de postbake stap te voltooien. </li><li> Ontwikkeling werd uitgevoerd gedurende 6 seconden in Futurrex RD6 ontwikkelaar. </li><li> 30 nm en 200 nm Cr Au worden vervolgens afgezet op de substraten met een elektronenbundel verdamper. </li><li> Lift-off wordt uitgevoerd door het plaatsen van de substraten in een aceton ultrasoonbad tot het goud was zichtbaar verwijderd en bevestigd met microscoop observatie. </li></ol> Experimentele opstelling Deel 2: Microsphere injectie en observatie <ol><li> PDMS kanalen (fabricage elders beschreven) zijn bevestigd aan de glazen substraat met een directe hechting, zodat het kanaal gaat over de verzonnen elektroden. </li><li> Ongeveer 10 7 ml polystyreen microsferen zijn opgehangen in een van beide DI water (0,0002 S / m) of een KCl-oplossing (0,05 S / m). Ze worden vervolgens geïnjecteerd door het plaatsen van de slang inlaat in de microsfeer oplossing en te zuigen om de uitlaat met een spuit. </li><li> De geladen apparaat wordt dan geplaatst op de microscoop podium en aangesloten op een signaal generator. </li><li> Een tijdsverloop van frequentie-instellingen (1 kHz tot 1 MHz) en spanning instellingen (1 of 2 V) worden toegepast terwijl de opmerkingen zijn gemaakt met de microscoop. </li></ol> Opmerking: Het is belangrijk om niet de spanning te verhogen te hoog of de frequentie te krijgen te lage of elektrolyse van water zal optreden mogelijk te maken. De exacte spanning of frequentie-instellingen om dit te laten optreden zijn afhankelijk van de elektrode ontwerp. Ons lab richtlijnen zijn voor frequenties lager dan 500 Hz of spanningen te vermijden boven de 8 V.

<ol><li>Ramos, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AC+Electrokinetics%3A+a+review+of+forces+in+microelectrode+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics+D%3A+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">AC Electrokinetics: a review of forces in microelectrode structures.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 31, 2338-2353 (1998).</li>
<li>Morgan, H. ywel, Green, N. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AC+Electrokinetics%3A+colloids+and+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">AC Electrokinetics: colloids and nanoparticles.</a> , SRP Ltd.. England. (2002).</li>
<li>Toner, M., Irimia, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blood-on-a-chip%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Blood-on-a-chip.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 2005, 77-103 (2005).</li>
<li>Ahn, C. H., Choi, J. -W., Beaucage, G., Nevin, J. H., Lee, J. -B., Puntambekar, A., Lee, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disposable+smart+lab+on+a+chip+for+point+of+care+clinical+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Disposable smart lab on a chip for point of care clinical diagnostics.</a> 282, 399-401 (1998).</li>
<li>Vespoorte, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+chips+for+clinical+and+forensic+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Microfluidic chips for clinical and forensic analysis.</a> Electrophoresis. 23, 677-712 (2002).</li>
<li>Rajaraman, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid%2C+low+cost+microfabrication+technologies+toward+realization+of+devices+for+dielectrophoretic+manipulation+of+particles+and+nanowires%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+B%3A+Chemical%22%5BJournal%5D)">Rapid, low cost microfabrication technologies toward realization of devices for dielectrophoretic manipulation of particles and nanowires.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 114, 392-401 (2006).</li>
<li>Ali, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lab-on-a-chip+for+terrorist+weapons+management%5BTitle%5D)+AND+%22Measurement+and+Control%22%5BJournal%5D)">Lab-on-a-chip for terrorist weapons management.</a> Measurement and Control. 38, 87-91 (2005).</li>
<li>Voldman, J. oel, Rosenthal, A. dam <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectrophoretic+Traps+for+Single-particle+Patterning%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Dielectrophoretic Traps for Single-particle Patterning.</a> Biophysical Journal. 88, 2193-2205 (2005).</li>
<li>Ramachandran, T. R., Baur, C., Bugacov, A., Madhukar, A., Koel, B. E., Requicha, A., Gazen, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+and+controlled+manipulation+of+nanometer-sized+particles+using+the+non-contact+atomic+force+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Direct and controlled manipulation of nanometer-sized particles using the non-contact atomic force microscope.</a> Nanotechnology. 9, 237-245 (1998).</li>
<li>Sigurdson, M. arin, Wang, D., Meinhart, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrothermal+stirring+for+heterogeneous+immunoassays%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Electrothermal stirring for heterogeneous immunoassays.</a> Lab Chip. 5, 1366-1373 (2005).</li>
<li>Urbanski, J. ohn P. aul, Levitan, J. eremyA., Bazant, M. artinZ., Thorsen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+ac+electro-osmotic+micropumps+with+non-planar+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Fast ac electro-osmotic micropumps with non-planar electrodes.</a> Appl. Phys. Lett. 89, 143508- (2006).</li>
<li>Fatoyinbo, H. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+integrated+dielectrophoretic+quartz+crystal+microbalance+%28DEP-QCM%29+device+for+rapid+biosensing+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">An integrated dielectrophoretic quartz crystal microbalance (DEP-QCM) device for rapid biosensing applications.</a> Biosens Bioelectron. 23, 225-232 (2007).</li>
</ol>

In deze video, hebben we laten zien een breed scala van deeltjes en vloeistof manipulatie gedrag veroorzaakt door AC elektrokinetische verschijnselen. De elektroden dat deze verschijnselen te genereren zijn eenvoudig te fabriceren en kan gemakkelijk worden geïntegreerd in tal van andere systemen. Zoals we hebben laten zien, zijn er tal van toepassingen voor het gebruik van AC elektrokinetics. De veelzijdigheid van deze apparaten, evenals de snelle karakter van manipulatie, maakt ze bijzonder aantrekkelijk. Als de gezondheidszorg en andere i...

<table><tbody><tr><td>Pyrex glazen objectglas van 2&quot; bij 4&quot;</td><td>Substraat</td><td></td><td></td><td>Pyrex 7740</td></tr><tr><td>chroommasker</td><td>materiaal</td><td></td><td></td><td>Dit fotomasker bevat de micro&amp;#8211;elektrodepatronen en kan worden besteld bij diverse microfabricagecentra.</td></tr><tr><td>PDMS-microkanalen</td><td>materiaal</td><td></td><td></td><td>Deze kunnen intern worden gefabriceerd en gebruikt, of een eenvoudig objectglas is voldoende.</td></tr><tr><td>Waterstofperoxide 30%</td><td>Reagens</td><td>Fisher Scientific</td><td>7722-84-1</td><td>Certified ACS, Fisher Scientific</td></tr><tr><td>Zwavelzuur</td><td>Reagens</td><td>Fisher Scientific</td><td>A300-212</td><td>Certified ACS Plus</td></tr><tr><td>Aceton Electronic Grade</td><td>Reagens</td><td>Fisher Scientific</td><td>A946-4</td><td></td></tr><tr><td>Shipley 1827 positieve fotoresist</td><td>Reagens</td><td>MicroChem Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Shipley 351 developer</td><td>Reagens</td><td>MicroChem Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Goudetser</td><td>Reagens</td><td>Transene Company, Inc.</td><td>Type TFA</td><td></td></tr><tr><td>Chroom fotomasker etser</td><td>Reagens</td><td>Cyantek Corporation</td><td>CR-7S</td><td></td></tr><tr><td>NR-7 1500 PY negatieve resist</td><td>Reagens</td><td>Futurrex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RD6 developer</td><td>Reagens</td><td>Futurrex</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ac elektrokinetische verschijnselen gegenereerd door micro-elektrode structures

AC Electrokinetic Phenomena Generated by Microelectrode Structures

Het veld van AC elektrokinetics groeit snel te wijten aan zijn vermogen om dynamische vocht en deeltje manipulatie uit te voeren op de micro-en nano-schaal, die essentieel is voor Lab-on-a-Chip toepassingen. AC elektrokinetische verschijnselen te gebruiken elektrische velden om de krachten te genereren die inwerken op vloeistoffen of zwevende deeltjes (inclusief die van diëlektrisch of biologisch materiaal) en ervoor zorgen dat ze te bewegen in verbazingwekkende manieren 1, 2. Binnen een enkel kanaal, kan AC elektrokinetics volbrengen vele essentiële on-chip bewerkingen zoals actieve micro-mixing, deeltje scheiding, deeltje positionering en micro-kletteren. Een enkel apparaat kan volbrengen een aantal van deze operaties door simpelweg te passen operationele parameters, zoals frequentie of amplitude van de aangelegde spanning. Geschikte elektrische velden kan gemakkelijk gemaakt worden door micro-elektroden geïntegreerd in microkanalen. Het is duidelijk uit de enorme groei op dit gebied, dat AC elektrokinetics waarschijnlijk zal een diepgaand effect op de gezondheidszorg diagnostiek 3-5, bewaking van het milieu 6 en 7 binnenlandse veiligheid. In het algemeen zijn er drie AC elektrokinetische verschijnselen (AC elektro-, dielectrophoresis en AC elektrothermische effect) elk met unieke afhankelijkheden op de operatietafel parameters. Een verandering in deze parameters kan leiden tot een fenomeen te worden dominant boven de andere, waardoor het veranderen van de deeltje of vloeistof gedrag. Het is moeilijk te voorspellen het gedrag van deeltjes en vloeistoffen te wijten aan de ingewikkelde fysica die AC elektrokinetics ten grondslag liggen. Het is het doel van deze publicatie aan de natuurkunde uit te leggen en toe te lichten deeltje en vloeistof gedrag. Onze analyse omvat ook hoe verzinnen de elektrode structuren die ze genereren, en hoe te interpreteren een groot aantal experimentele waarnemingen met behulp van verschillende populaire apparaat ontwerpen. Deze video artikel helpt wetenschappers en technici te begrijpen van deze verschijnselen en kan hen aanmoedigen om te starten met behulp van AC elektrokinetics in hun onderzoek.

Het manipuleren van vloeistoffen en zwevende deeltjes in de micro-en nano-schaal is steeds meer een realiteit als enabling technologies, zoals AC elektrokinetics, verder te ontwikkelen. Hier bespreken we de fysica achter AC elektrokinetics, hoe u deze apparaten en hoe de experimentele waarnemingen te interpreteren fabriceren.

AC elektrokinetische Verschijnselen Gegenereerd door micro-elektrode Structures

Het vakgebied van de AC-elektrokinetica groeit snel vanwege het vermogen om dynamische manipulatie van vloeistoffen en deeltjes uit te voeren op micro- en nanoschaal, ...

In de afgelopen jaren heeft de lab-on-a-chipgemeenschap een opwindende technologie omarmd die bekend staat als AC-elektrokinetica. Deze groep fenomenen kan worden gebruikt om deeltjes en vloeistoffen op micron- tot nanometerschaal in snelle en veelzijdige golven te manipuleren, en wordt snel essentieel voor veel biochip-toepassingen. In deze video behandelen we de basisprincipes van AC-elektrokinetica in voldoende detail om andere wetenschappers en ingenieurs te helpen die baat kunnen hebben bij het gebruik van deze fenomenen in hun onderzoek.Hallo, mijn naam is Robert Hart en ik ben een PhD-student hier bij Drexel in de afdeling Biomedical Engineering Science and Health Systems. We beginnen deze video met een korte beschrijving van de natuurkunde achter AC-elektrokinetica. Vervolgens gaan we over naar de fabricage van het apparaat en tot slot laten we enkele video's van AC-elektrokinetica zien en leggen we uit wat er gebeurt.De eerste van de drie krachten die we zullen beschrijven staat bekend als dielektroforese. Hier zien we een elektrisch veld dat wordt opgewekt tussen twee ondergedompelde elektroden. Wanneer een diëlektrisch deeltje in dit elektrische veld wordt geplaatst, raa

ac-electrokinetic-phenomena-generated-by-microelectrode-structures

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

This video demonstrates the method for inducing the modulation of neural activity in cultured human iPSC-derived neurons in a multi-well microelectrode array, or MEA system using a focused ultrasound transducer.

Ultrasound-Induced Neuromodulation Using a Microelectrode Array System

Een micro-inrichting met hoge doorvoer potentieel gebruikt om driedimensionale (3D) diëlektroforese (DEP) tonen met nieuwe materialen. Grafeen nanoplatelet papier en dubbelzijdig tape werden afwisselend gestapeld; een 700 urn micro-put werd geboord dwars op de lagen. DEP gedrag polystyreen korrels werd aangetoond in de micro-put.

Ontwikkeling van een 3D Grafeen elektrode dielectrophoretic Device

Transporters in celmembranen maken differentiële segregatie van ionen over celmembranen of cellagen mogelijk en spelen een cruciale rol tijdens weefselfysiologie, herstel en pathologie. We beschrijven de ion-selectieve zelfrefererende micro-elektrode die de meting van specifieke ionfluxen bij enkele cellen en weefsels in vivo mogelijk maakt.

Meting van de extracellulaire Ion Flux gebruik van de Ion-selectieve Zelf referencing micro-elektrode Techniek

Veel microfluïdische apparaten zijn ontwikkeld voor gebruik in de studie van elektrotaxis. Toch laat geen van deze chips toe om de gelijktijdige chemische en elektrische veldeffecten (EF) op cellen efficiënt te bestuderen. We hebben een apparaat op basis van polymethylmethacrylaat ontwikkeld dat een beter gecontroleerde co-existentie van EF en chemische stimulatie biedt voor gebruik in elektrotaxis onderzoek.

Electrotaxis Studies van longkanker-cellen met behulp van een Multichannel Dual-elektrisch veld Microfluïdische Chip

Kalium ionen bijdragen tot de rustpotentiaal membraan van cellen en extracellulaire K+ concentratie is een cruciale regulator van cellulaire prikkelbaarheid. We beschrijven hoe te maken, te kalibreren en te gebruiken monopolaire K+-selectieve microelectrodes. Deze elektroden, kunt de meting van elektrisch evoked K+ concentratie dynamiek in volwassen hippocampal plakjes.

Maken, testen en het gebruik van kalium-Ion selectieve Microelectrodes in weefsel plakjes van volwassen hersenen

De rectificatie van ion vervoer trajecten is een effectieve methode voor het genereren van een-directioneel ion-gesleept electrohydrodynamic stromen. Door het instellen van een ionenwisseling membraan in een kanaal, een elektrisch gepolariseerde voorwaarde wordt gegenereerd en zorgt ervoor dat een vloeibare stroom worden aangedreven wanneer een elektrisch veld wordt extern toegepast.

Generatie en de controle van de Electrohydrodynamic stroomt in waterig elektrolyt oplossingen

Dit protocol heeft tot doel om aan te tonen hoe te in vitro micro-elektrode-arrays combineren met microfluidic apparaten voor het bestuderen van de actiepotentiaal transmissie in neuronale culturen. Data-analyse, namelijk de opsporing en karakterisering van teeltmateriaal van de actie potentieel, is uitgevoerd met behulp van een nieuwe geavanceerde, nog gebruikersvriendelijk en vrij beschikbaar zijn, computationele gereedschap.

Interfacing Microfluidics met micro-elektrode Arrays voor het bestuderen van de neuronale communicatie- en axonale signaal vermeerdering

We hebben aangetoond dat het etsen van nano-architectuur in intracorticale micro-elektrode-apparaten de ontstekingsreactie kan verminderen en de potentie heeft om elektrofysiologische opnames te verbeteren. De hierin beschreven methoden schetsen een benadering van etch nano-architecturen in het oppervlak van niet-functionele en functionele enkelvoudige schacht silicium intracorticale micro elektroden.

Gerichte ionen straal-lithografie voor etch nano-architecturen in micro elektroden

Dit artikel presenteert een strategie voor het bouwen van eindige-elementenmodellen van vezelige geleidende materialen die zijn blootgesteld aan een elektrisch veld (EF). De modellen kunnen worden gebruikt om de elektrische input te schatten die cellen die in dergelijke materialen zijn gezaaid, te schatten en de impact te beoordelen van het veranderen van de materiaaleigenschappen, structuur of oriëntatie van de steiger.

Eindige element modellering van een cellulair elektrisch micromilieu

Voor het bestuderen van reacties van exciteerbare cellen in vitro, beschrijft het protocol optische monitoring van veranderingen in het genereren van actiepotentiaal als gevolg van elektroporatie op een eenvoudig exciteerbaar celmodel van genetisch gemanipuleerde tet-on spiking HEK-cellen, evenals veranderingen in transmembraanspanning met geautomatiseerde extractie van relevante parameters.

Monitoring van door elektroporatie geïnduceerde veranderingen in het genereren van actiepotentieel in genetisch gemanipuleerde Tet-On Spiking HEK-cellen

Hier presenteren we een protocol om een uniek tweelaags microfluïdisch apparaat te fabriceren om de elektromechanische regulatie van de homeostase van epitheelweefsel te bestuderen. Het apparaat past statische fysiologische elektrische stromen toe die loodrecht op het weefselvlak staan, wat van invloed is op de adhesie, proliferatie en extrusie van cellen tot cel. Beeldvorming van levende cellen en mechanische stressmetingen onthullen mechanismen van deze processen.

Onthullende elektromechanische controle van weefselhomeostase met behulp van een tweelaags microfluïdisch apparaat

Leer AC-elektrokinetische fenomenen voor microfluidica en biochip-toepassingen. Deze video behandelt de fysica, apparaatfabricage en interpretatie van experimentele waarnemingen met micro-elektroden.

AC elektrokinetische Verschijnselen Gegenereerd door micro-elektrode Structures

Meer video's verkennen