Artykuł metodologiczny

Mikrofluidyczna pułapka hydrodynamiczna dla pojedynczych cząstek

16.4K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/2517

⸱

21 stycznia 2011

 ,  , 
1Center for Biophysics and Computational Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign

W tym artykule

Podsumowanie

W niniejszym artykule przedstawiamy metodę ograniczania cząstek opartą na mikroprzepływach i przepływie hydrodynamicznym. Demonstrujemy stabilne pułapkowanie cząstek w punkcie stagnacji płynu przy użyciu mechanizmu sterowania sprzężeniem zwrotnym, co umożliwia ograniczanie i mikromanipulację dowolnymi cząstkami w zintegrowanym urządzeniu mikroprzepływowym.

Streszczenie

Zdolność do ograniczania i manipulowania pojedynczymi cząstkami w swobodnym roztworze jest kluczową technologią umożliwiającą rozwój nauki podstawowej i stosowanej. Metody pułapkowania cząstek oparte na technikach optycznych, magnetycznych, elektrokinetycznych i akustycznych doprowadziły do znaczących postępów w fizyce i biologii, od poziomu molekularnego po komórkowy. W niniejszym artykule przedstawiamy nową technikę pułapkowania i manipulowania cząstkami opartą na mikrofluidyce, wykorzystującą wyłącznie hydrodynamiczny przepływ cieczy. Za pomocą tej metody demonstrujemy pułapkowanie cząstek w skali mikro i nano w roztworach wodnych przez długi czas. Pułapka hydrodynamiczna składa się z zintegrowanego urządzenia mikrofluidycznego z geometrią kanału w kształcie krzyża, w którym zbiegają się dwa przeciwstawne strumienie laminarne, generując tym samym płaski przepływ rozciągający z punktem stagnacji cieczy (punktem o zerowej prędkości). W tym urządzeniu cząstki są ograniczane w centrum pułapki poprzez aktywną kontrolę pola przepływu, aby utrzymać pozycję cząstki w punkcie stagnacji cieczy. W ten sposób cząstki są skutecznie pułapkowane w swobodnym roztworze przy użyciu algorytmu sterowania sprzężeniem zwrotnym zaimplementowanego w specjalnie napisanym kodzie LabVIEW. Algorytm sterujący składa się z akwizycji obrazu cząstki w urządzeniu mikrofluidycznym, a następnie śledzenia cząstki, wyznaczania pozycji centroidu cząstki i aktywnej regulacji przepływu cieczy poprzez sterowanie ciśnieniem przyłożonym do pneumatycznego zaworu na chipie za pomocą regulatora ciśnienia. W ten sposób dynamiczny zawór dozujący na chipie służy do regulacji względnych szybkości przepływu w kanałach wylotowych, co umożliwia precyzyjną kontrolę pozycji punktu stagnacji i pułapkowanie cząstek. Hydrodynamiczna pułapka oparta na mikrofluidyce wykazuje szereg zalet jako metoda pułapkowania cząstek. Pułapkowanie hydrodynamiczne jest możliwe dla dowolnej cząstki, bez specyficznych wymagań dotyczących właściwości fizycznych lub chemicznych pułapkowanego obiektu. Ponadto pułapkowanie hydrodynamiczne umożliwia uwięzienie „pojedynczego” obiektu docelowego w skoncentrowanych lub gęstych zawiesinach cząstek, co jest trudne do osiągnięcia przy użyciu alternatywnych metod pułapkowania opartych na polach sił. Pułapka hydrodynamiczna jest przyjazna dla użytkownika, łatwa w implementacji i może zostać dodana do istniejących urządzeń mikrofluidycznych, aby ułatwić pułapkowanie i długotrwałą analizę cząstek. Ogólnie rzecz biorąc, pułapka hydrodynamiczna stanowi nową platformę do ograniczania, mikromanipulacji i obserwacji cząstek bez immobilizacji powierzchniowej, eliminując potrzebę stosowania potencjalnie perturbujących pól optycznych, magnetycznych i elektrycznych w pułapkowaniu małych cząstek w swobodnym roztworze.

Protokół

Pułapka hydrodynamiczna składa się z dwuwarstwowego hybrydowego (polidimetylosiloksan (PDMS) /szkło) urządzenia mikroprzepływowego do unieruchamiania cząstek. Kroki 1-2 opisują proces wytwarzania urządzeń mikroprzepływowych, a kroki 3-4 omawiają projekt i działanie urządzenia.

1. Wykonanie formy z SU-8 (nie pokazano w filmie)

  1. Oczyścić dwa podłoża krzemowe (średnica 3") acetonem i alkoholem izopropylowym (IPA).
  2. Osuszyć podłoża strumieniem N2 i umieścić je na płycie grzejnej w temperaturze 65°C przez 1 min, aby usunąć resztkową wilgoć.
  3. Nanieść metodą spin-coatingu fotorezyst (PR) SU-8 2050 na podłoże nr 1 przez 30 s przy 4000 rpm, aby stworzyć formę o grubości ~40 μm dla warstwy przepływowej. Nanieść metodą spin-coatingu PR na podłoże nr 2 przez 30 s przy 1500 rpm, aby stworzyć formę o grubości ~150 μm dla warstwy sterującej.
  4. Przeprowadzić wstępne wygrzewanie (soft bake) podłoża nr 1 w temperaturze 65°C przez 3 min, a następnie w 95°C przez 6 min. Przeprowadzić wstępne wygrzewanie podłoża nr 2 w temperaturze 65°C przez 5 min, a następnie w 95°C przez 20 min.
  5. Naświetlić podłoża promieniowaniem UV z zastosowaniem odpowiednich masek (podłoże nr 1: porty i kanały przepływowe, podłoże nr 2: port i warstwa sterująca) przy odpowiedniej intensywności naświetlania (odpowiednio ~150 mJ/cm2 i ~260 mJ/cm2).
  6. Przeprowadzić wygrzewanie końcowe (post bake) podłoża nr 1 w temperaturze 65°C przez 1 min, a następnie w 95°C przez 6 min. Przeprowadzić wygrzewanie końcowe podłoża nr 2 w temperaturze 65°C przez 5 min, a następnie w 95°C przez 10 min.
  7. Wywołać podłoża przy użyciu octanu eteru monometylowego glikolu propylenowego (PGMEA) aż do usunięcia nieutwardzonego fotorezystu. Przepłukać podłoża alkoholem IPA i osuszyć strumieniem N2.

2. Fabrykacja urządzenia mikrofluidycznego

  1. Przeprowadź silanizację powierzchni form SU-8, umieszczając wafle w eksyكاته pod próżnią przez ok. 10 min wraz z szklanym naczyniem zawierającym kilka kropli trichlorosilanu. Silanizacja powierzchni ułatwia oddzielenie replik (PDMS) od form SU-8.
  2. Wymieszaj i odgazuj PDMS w stosunkach baza:utwardzacz wynoszących odpowiednio 15:1 dla warstwy fluidycznej i 5:1 dla warstwy sterującej.
  3. Nanieś mieszaninę PDMS 15:1 metodą spin-coatingu na formę warstwy fluidycznej (wafel nr 1) przez 30 sec przy 750 rpm, a następnie umieść wafel w szalce Petriego. Umieść formę warstwy sterującej w szalce Petriego i wlej mieszaninę PDMS 5:1 na formę do grubości ok. 4 mm.
  4. Wypiecz wafle/PDMS przez 30 min w 70°C, aby częściowo utwardzić warstwy PDMS.
  5. Po ochłodzeniu wafli/PDMS do temperatury pokojowej wytnij skalpelem z szalki Petriego replikę PDMS, która utworzy warstwę sterującą (wafel nr 2), i oddziel ją od formy SU-8. Za pomocą igły 21 gauge wykonaj otwór portu dostępowego do mikrokanału, który będzie pełnił funkcję zaworu membranowego na chipie.
  6. Nałóż replikę PDMS z warstwą sterującą na wafel nr 1 (na którym znajduje się naniesiona metodą spin-coatingu warstwa fluidyczna PDMS). Ostrożnie wyrównaj i połącz warstwę sterującą z warstwą fluidyczną, korzystając ze stereomikroskopu. Upewnij się, że wszystkie pęcherzyki powietrza między warstwami zostały usunięte, a następnie wypiekaj w 70°C przez noc w celu pełnego utwardzenia obu warstw. Ten etap wypiekania pozwoli na uzyskanie monolitycznej płyty PDMS składającej się z dwóch warstw.
  7. Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej wytnij i oddziel skalpelem replikę PDMS zawierającą zarówno warstwę sterującą, jak i fluidyczną od formy SU-8. Usuń nadmiar PDMS i oddziel poszczególne jednostki urządzenia za pomocą żyletki. Za pomocą igły 21 gauge wykonaj otwory portów dostępowych do mikrokanałów w warstwie fluidycznej.
  8. Połącz płytę PDMS z laminką, aby otrzymać kompletne urządzenie. Najpierw oczyść laminkę (Nr: 1.5, 24 x 45 mm) acetonem i IPA. Następnie poddaj powierzchnie laminki i repliki PDMS działaniu plazmy tlenowej przy 500 mTorr przez 30 sec i natychmiast doprowadź obie powierzchnie do kontaktu, aby utworzyć nieodwracalne uszczelnienie.
  9. Wypiekaj urządzenia przez noc, aby zwiększyć siłę wiązania między warstwami PDMS a laminką.

Kroki 3-4 opisują implementację pułapki hydrodynamicznej przy użyciu opisanego powyżej urządzenia mikrofluidycznego.

3. Układ doświadczalny pułapki hydrodynamicznej

  1. Umieść urządzenie mikrofluidyczne na stoliku mikroskopu odwróconego i przymocuj je za pomocą uchwytów stolika.
  2. Napełnij oddzielnie dwie strzykawki szczelne gazowo roztworem buforowym oraz roztworem próbki, a następnie umieść je w pompie strzykawkowej Harvard Apparatus (PHD 2000 Programmable). Bufor i roztwory próbek są dostarczane do urządzenia mikrofluidycznego odpowiednio za pomocą strzykawki 1 ml oraz 250 μl. Jako roztwór buforowy zazwyczaj stosuje się 50 mM roztwór buforowy Tris/Tris HCl (pH 8.0) zawierający 0,02% v/v Triton X-100. Roztwór próbki stanowi zawiesina cząstek (np. fluorescencyjnych kulek polistyrenowych) w roztworze buforowym.
  3. Ustanów połączenia hydrauliczne między strzykawkami (dostarczającymi próbki i buforu) a urządzeniem mikrofluidycznym. Połącz strzykawki z rurkami z perfluoroalkoksy).) (PFA) o średnicy zewnętrznej (OD) 1/16" i średnicy wewnętrznej (ID) 0,020" za pomocą adapterów Luer-lock. Drugi koniec rurek PFA połącz z portami wlotowymi urządzenia mikrofluidycznego za pomocą metalowych rurek o rozmiarze 24 gauge. Między strzykawką z próbką a portem próbki w urządzeniu mikrofluidycznym można umieścić zawór T w celu kontrolowania dostarczania próbki.
  4. Ustanów połączenia hydrauliczne dla kanałów wylotowych w urządzeniu mikrofluidycznym. Połącz dwa kanały wylotowe z rurkami PFA (1/16" OD x 0,020" ID) za pomocą metalowych rurek o rozmiarze 24 gauge. Rurki PFA dla wylotów powinny mieć taką samą długość. Zanurz oba wylotowe końce rurek w probówce wirówkowej 1,5 mL wypełnionej roztworem buforowym, co służy utrzymaniu stałego spadku ciśnienia między strzykawkami a kanałami wylotowymi.
  5. Napełnij zawór na chipie fluorowanym olejem nośnym za pomocą plastikowej strzykawki Luer-lock 3 mL, aby zapobiec przedostawaniu się powietrza do warstwy hydraulicznej podczas pracy. Powietrze w komorze zaworu zostaje wypchnięte przez membranę PDMS do mikrokanału w warstwie hydraulicznej, a następnie usunięte z urządzenia wraz z przepływem cieczy przez porty wylotowe.
  6. Podłącz zasilanie sprężonego gazu obojętnego (azotu) do portu w warstwie sterującej w celu obsługi zaworu na chipie. W tym celu używamy butli z azotem (2200 psi) i elektronicznego regulatora ciśnienia, aby dostarczyć 0-30 psi do zaworu na chipie w urządzeniu mikrofluidycznym. Butla z azotem jest połączona z regulatorem ciśnienia rurką o rozmiarze ¼" OD x 0,170" ID. Regulator ciśnienia jest połączony z urządzeniem mikrofluidycznym za pomocą rurki PFA 1/16" OD x 0,020" ID z metalową rurką 24 gauge na jej końcówce.
  7. Przepłucz połączenia hydrauliczne i urządzenie mikrofluidyczne 0,5 mL roztworu buforowego, aby upewnić się, że wszystkie pęcherzyki powietrza zostały usunięte z systemu, w tym z kanałów wylotowych. Typowe szybkości przepływu stosowane do usuwania pęcherzyków mieszczą się w zakresie 2000-5000 μL/hr. Po wypłukaniu pęcherzyków powietrza z mikrokanałów mikrofluidycznych, zmniejsz szybkość przepływu do 50-100 μL/hr, co jest typową objętościową szybkością przepływu dla wychwytywania cząstek.
  8. W tym momencie połączenia hydrauliczne zostały ustanowione, roztwór próbki i bufor są dostarczane do urządzenia mikrofluidycznego ze stałą szybkością przepływu (50-100 μL/hr), a urządzenie jest gotowe do hydrodynamicznego wychwytywania.

4. Procedura pułapkowania hydrodynamicznego

  1. Uruchom dedykowany kod LabVIEW, który automatyzuje proces pułapkowania cząsteczek (patrz Uwaga dotycząca użytkowania kodu LabVIEW poniżej).
  2. Za pomocąy stolika przesuwnego mikroskopu w osiach x-y ustaw obszar pułapkowania (krzyżowy slot) w centrum pola widzenia kamery. Ustaw ostrość obiektywu na obszarze pułapkowania i dostosuj ustawienia kamery, aby zoptymalizować warunki obrazowania.
  3. Wybierz prostokątny obszar zainteresowania (ROI) w polu widzenia kamery w taki sposób, aby środek ROI pokrywał się z pozycją centrum pułapki.
  4. Zainicjuj ciśnienie offsetowe przyłożone do zaworu na chipie. W jednym z kanałów wylotowych wprowadzono zwężenie o szerokości 100-200 μm, aby zapewnić ciśnienie offsetowe dla zaworu na chipie. Stałe ciśnienie offsetowe umożliwia zaworowi na chipie regulację pozycji punktu stagnacji w pobliżu centrum krzyżowego slotu kanału. W większości eksperymentów ciśnienie offsetowe ustawia się w zakresie 0-12 psi, w zależności od wymiarów kanału (wysokości i szerokości), szerokości zwężenia oraz specyfikacji zaworu na chipie (rozmiaru zaworu, grubości membrany itp.).
  5. Uruchom regulator sprzężenia zwrotnego i dostosuj wzmocnienie proporcjonalne, aby zoptymalizować reakcję pułapki. Regulator sprzężenia zwrotnego będzie dostosowywać ciśnienie przyłożone do zaworu na chipie w celu zmiany pozycji punktu stagnacji, co minimalizuje błąd lub odległość między pozycją cząsteczki a punktem zadanym (centrum pułapki). W zależności od natężenia przepływu i pozycji zaworu na chipie istnieje optymalna wartość wzmocnienia proporcjonalnego, która zwiększa stabilność pułapki i eliminuje niepożądane oscylacje cząsteczek.
  6. Upułapkuj cząsteczkę. Kod LabVIEW automatycznie upułapkwi jedną z cząsteczek wchodzących do obszaru pułapkowania. Po upułapkowaniu pożądanej cząsteczki można, jeśli jest to konieczne, odciąć przepływ próbki i odizolować upułapkowaną cząsteczkę w roztworze buforowym.
  7. Monitoruj upułapkowaną cząsteczkę i utrzymuj ostrość cząsteczki w płaszczyźnie obrazu, korzystając z manualnego ustawienia ostrości lub zautomatyzowanego systemu ostrzenia mikroskopu. Może być konieczne niewielkie dostosowanie wzmocnienia proporcjonalnego regulatora sprzężenia zwrotnego, aby zapewnić stabilność pułapki podczas długotrwałego procesu pułapkowania (od kilku minut do wielu godzin).

Kod LabVIEW: uwagi dotyczące użytkowania kontrolera sprzężenia zwrotnego

Zautomatyzowane chwytanie cząstek realizowane jest za pomocą algorytmu liniowego sterowania z sprzężeniem zwrotnym, zaimplementowanego w specjalistycznym kodzie LabVIEW. Kod LabVIEW przechwytuje obrazy z kamery CCD i przesyła potencjał elektryczny (napięcie) do regulatora ciśnienia, który aktywnie moduluje pozycję (stan częściowo otwarty/zamknięty) dynamicznego zaworu pneumatycznego zintegrowanego w układzie. Wraz ze zmianą pozycji zaworu regulowana jest szybkość przepływu hydrodynamicznego w jednej z linii wylotowych, co pozwala na zmianę położenia punktu stagnacji i umożliwia chwytanie hydrodynamiczne. Kroki w pętli sprzężenia zwrotnego są wykonywane sekwencyjnie i iteracyjnie z częstotliwością przechwytywania obrazów (10-60 Hz). Podczas każdego cyklu pętli sprzężenia zwrotnego kod LabVIEW wykonuje następujące kroki:

  • Akwizycja obrazu. Obraz „docelowej” cząsteczki w obszarze pułapki urządzenia mikroprzepływowego jest rejestrowany przy użyciu mikroskopii fluorescencyjnej z obiektywem 10x (NA: 0.4) oraz kamery CCD.
  • Śledzenie cząsteczek. Wyznacza się pozycję centroidu cząsteczki i uruchamia algorytm śledzenia cząsteczek. Lokalizacja cząsteczek odbywa się poprzez dopasowanie profilu intensywności emisji cząsteczki do funkcji rozproszenia punktu (PSF), na podstawie której określa się pozycję centroidu.
  • Sterowanie polem przepływu. Zaktualizowane ciśnienie przeznaczone dla zintegrowanego dynamicznego zaworu jest obliczane za pomocą algorytmu sterowania sprzężeniem zwrotnym z regulatorem proporcjonalnym. W ten sposób działanie zaworu polega na zmianie położenia punktu stagnacji, co wywiera siłę hydrodynamiczną na cząsteczkę w celu skierowania jej do centrum pułapki.

Kod LabVIEW rejestruje następujące dane dla każdego obrazu przechwyconego podczas pułapkowania cząstki: 1) upływ czasu, 2) pozycję środka masy (x,y) uwięzionej cząstki, 3) pozycję centrum pułapki, 4) odległość cząstki od centrum pułapki, 5) ciśnienie przyłożone do zaworu na chipie. Dodatkowo kod rejestruje film z uwięzioną cząstką w formacie pliku AVI.

5. Reprezentatywne wyniki

Użyliśmy pułapki hydrodynamicznej do wychwytywania fluorescencyjnych kulek polistyrenowych o różnych rozmiarach (średnice 100, 540, 830 nm oraz 2,2 μm). Rycina 1(a) przedstawia obraz cząstki uwięzionej w miejscu przecięcia szczelin w urządzeniu mikroprzepływowym. Trajektorię uwięzionej cząstki można określić bezpośrednio z danych o pozycji centroidu rejestrowanych przez kod LabVIEW podczas zdarzenia pułapkowania lub poprzez śledzenie i lokalizację uwięzionej cząstki z zarejestrowanego pliku wideo. Rycina 1(b) pokazuje trajektorię uwięzionej cząstki (fluorescencyjnej kulki polistyrenowej o średnicy 2,2 μm) wzdłuż kierunku kanału wylotowego. Kulka jest początkowo uwięziona (kwadraty) przez 3 min, a następnie zostaje uwolniona z pułapki i ucieka wzdłuż jednego z kanałów wylotowych (koła). Trajektorie cząstek wzdłuż osi przepływu kompresyjnego (kierunek kanału wlotowego; dane nie przedstawione) są podobne do trajektorii cząstek wzdłuż osi przepływu rozciągającego (kierunek odpływu), jak pokazano na Rycynie 1(b). Na Rycynie 1(c) przedstawiono histogram przemieszczenia uwięzionej kulki (średnica 2,2 μm) względem centrum pułapki wzdłuż kierunków kanałów wylotowych. Dzięki zastosowaniu algorytmu sterowania z pętlą sprzężenia zwrotnego opisanego w niniejszej pracy, uwięzione cząstki są ograniczone do zakresu ±1 μm od centrum pułapki wzdłuż kierunków kanałów wlotowych i wylotowych.

Schemat urządzenia mikroprzepływowego wykorzystywanego do pułapkowania hydrodynamicznego przedstawiono na Rysunku 2. Zintegrowane urządzenie mikroprzepływowe składa się z warstwy płynowej oraz warstwy sterującej i jest wytwarzane przy użyciu standardowej wielowarstwowej litografii miękkiej, opisanej w niniejszym artykule. Warstwa płynowa zawiera kanały dla buforu i próbki, a także geometrię kanału z krzyżową szczeliną, która ułatwia pułapkowanie hydrodynamiczne. Warstwa sterująca składa się z zaworu pneumatycznego umieszczonego nad jednym z kanałów wylotowych w warstwie płynowej; warstwy sterująca i płynowa są oddzielone cienką membraną elastomerową. Podczas pracy urządzenia zawór w warstwie sterującej jest poddawany ciśnieniu azotu, co powoduje wciśnięcie cienkiej membrany do warstwy płynowej, wywołując tym samym zwężenie w kanale wylotowym. Dynamiczny zawór pneumatyczny zwęża kanał wylotowy w zmiennym stopniu poprzez zmianę ciśnienia przyłożonego do warstwy sterującej, co reguluje względne przepływy w kanałach wylotowych i umożliwia precyzyjną kontrolę punktu stagnacji.

figure-protocol-1
Rycina 1: Pułapkowanie cząstek. (a) Obraz pojedynczej kulki uwięzionej w pułapce hydrodynamicznej. Oprócz kulki w centrum pułapki, w obszarze pułapkowania widocznych jest kilka nieuwięzionych kulek. (b) Trajektoria uwięzionej cząstki wzdłuż kanałów wylotowych (kwadraty). Po zwolnieniu cząstki z pułapki (strzałka), ucieka ona wzdłuż jednego z kanałów wylotowych (koła). (c) Histogram przesunięć uwięzionej kulki (średnica 2.2 μm) z centrum pułapki wzdłuż kanałów wylotowych.

figure-protocol-2
Rysunek 2: Schemat urządzenia mikroprzepływowego do pułapkowania hydrodynamicznego. Pułapka hydrodynamiczna jest zbudowana przy użyciu dwuwarstwowego urządzenia mikroprzepływowego. Warstwa płynowa składa się z wlotu próbki, czterech wlotów buforu i dwóch wylotów odpadów. Warstwa sterująca składa się z pneumatycznego zaworu membranowego umieszczonego nad jednym z kanałów wylotowych w warstwie płynowej. Zwężenie w przeciwległym kanale wylotowym zapewnia ciśnienie przesunięcia dla zaworu pneumatycznego. Typowe wymiary kanałów mieszczą się w zakresie 100-500 μm. W obszarze (A) wlot próbki jest ogniskowany przepływem przez dwa wloty buforu. W obszarze (B) przeciwległe strumienie wlotowe zbiegają się w złączu w kształcie krzyża, gdzie następuje pułapkowanie. Zawór pneumatyczny (C) jest umieszczony nad jednym z kanałów wylotowych. Położenie punktu stagnacji jest modulowane poprzez regulację ciśnienia w tym zaworze.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Obecne mikrofluidyczne metody manipulacji cząstkami oparte na przepływie hydrodynamicznym można podzielić na metody kontaktowe i bezkontaktowe. Metody kontaktowe wykorzystują przepływ płynu do fizycznego ograniczania i unieruchamiania cząstek przy ściankach mikrofabrykowanych kanałów 9, podczas gdy metody bezkontaktowe opierają się na przepływie cyrkulacyjnym lub mikrozawirowaniach 10. W niniejszej pracy przedstawiamy metodę pułapkowania cząstek w wolnym roztworze przy użyciu wyłącznie działania prz...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Nie zgłoszono żadnych konfliktów interesów.

Podziękowania

Dziękujemy zespołowi Kenisa z University of Illinois w Urbana-Champaign za pomocne dyskusje oraz za udostępnienie zaplecza czystych pomieszczeń.

Praca ta została sfinansowana z grantu NIH Pathway to Independence PI Award, nr 4R00HG004183-03 (Charles M. Schroeder i Melikhan Tanyeri).

Praca ta została sfinansowana przez National Science Foundation w ramach stypendium badawczego dla doktorantów przyznanego Ericowi M. Johnson-Chavarrii.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
tępa igła 21 GZephyrtronicsZT-5-021-1-LWykonywanie otworów portowych w PDMS
plastikowa strzykawka 3 mlBD Biosciences309585Do napełniania zaworu olejem
Wafle krzemowePodłoże krzemowe University Wafer 3” P(100) polerowany jednostronnie 380 μstopień testu m
Kryształek szkiełka nakrywkiVWR international48404-42824 x 40 mm nr 1,5
karta DAQNational InstrumentsPCI 6229
Kuleczki fluorescencyjneSpherotech, Inc.FP-2056-22.2 μm Nile red
Fluorinert 3MFC 40Fluorowany olej nośny
Mikroskop odwróconyOlympus CorporationIX-71
LabVIEWNational InstrumentsWersja 9.0f3 (32-bitowa)
Mikroskop stereoskopowyLeica MicrosystemsMZ6Do wyrównania warstwy kontrolnej PDMS względem warstwy fluido-dynamicznej.
Mechaniczna piec konwekcyjnyVWR international1300UDo urządzeń do wypalania w celu wytworzenia monolitycznych płyt PDMS składających się z dwóch warstw.
Przewody i złączki mikrofluidyczneUpchurch Scientificprzewody PFA 1/16 x 0,020 cala oraz złączki super flangeless
PDMSGE HealthcareRTV 615 A&B
Komora plazmowaHarrick Scientific Products, Inc.PDC-001
Przetwornik ciśnieniaUdział powietrzaDQPV1
Powlekacz wirówkowySpecjalistyczne systemy powłokPowlekanie wirowaniem G3P-8
FotorezystMicroChem Corp.SU 8 2050
Pompa strzykawkowaHarvard ApparatusProgramowalny PHD 2000
Kostka zaciskowaNational InstrumentsBNC 2110Dla wyjścia analogowego do regulatora ciśnienia i odczytu.
Źródło światła UV kolimowanego i system naświetlaniaOAIUdoskonalone źródło światła Model 30

Bibliografia

  1. Tanyeri, M., Johnson-Chavarria, E. M., Schroeder, C. M. Hydrodynamic Trap for Single Particles and Cells. Applied Physics Letters. 96, 224101-224101 (2010).
  2. Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. Observation of a Single-Beam Gradient Force Optical Trap for Dielectric Particles. Optics Letters. 11, 288-290 (1986).
  3. Neuman, K. C., Block, S. M. Optical trapping. Review of Scientific Instruments. 75, 2787-2809 (2004).
  4. Gosse, C., Croquette, V. Magnetic tweezers: Micromanipulation and force measurement at the molecular level. Biophysical Journal. 82, 3314-3329 (2002).
  5. Chiou, P. Y., Ohta, A. T., Wu, M. C., C, M. Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images. Nature. 436, 370-372 (2005).
  6. Cohen, A. E., Moerner, W. E. Method for trapping and manipulating nanoscale objects in solution. Applied Physics Letters. 86, 093109-09 (2005).
  7. Evander, M. Noninvasive acoustic cell trapping in a microfluidic perfusion system for online bioassays", Analytical Chemistry 79. , 2984-2991 (2007).
  8. Unger, M. A., Chou, H. P., Thorsen, T., Scherer, A., Quake, S. R. Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography. Science. 288, 113-116 (2000).
  9. Kim, M. C., Wang, Z. H., Lam, R. H. W., Thorsen, T. Building a better cell trap: Applying Lagrangian modeling to the design of microfluidic devices for cell biology. Journal of Applied Physics. 103, (2008).
  10. Lutz, B. R., Chen, J., Schwartz, D. T. Hydrodynamic tweezers: 1. Noncontact trapping of single cells using steady streaming microeddies. Analytical Chemistry. 78, 5429-5435 (2006).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Urz dzenie mikroprzep ywowepu apkowanie cz stekz cze w kszta cie krzy azaw r na chipiesterowanie z informacj zwrotnregulacja przep ywu p ynuledzenie cz stekalgorytm LabVIEWprzep yw w punkcie stagnacji

Powiązane artykuły