Rozdzielanie kulek i komórek w wielokanałowych urządzeniach mikroprzepływowych z wykorzystaniem dielektroforezy i przepływu laminarnego

Summary

Dielektroforeza (DEP) jest skuteczną metodą manipulowania komórkami. Płytki obwodów drukowanych (PCB) mogą zapewnić niedrogie, wielokrotnego użytku i skuteczne elektrody do bezdotykowej manipulacji ogniwami w urządzeniach mikroprzepływowych. Łącząc kanały mikroprzepływowe oparte na PDMS ze szkiełkami nakrywkowymi na płytkach drukowanych, demonstrujemy manipulację i separację kulek i komórek w wielokanałowych urządzeniach mikroprzepływowych.

Abstract

Urządzenia mikroprzepływowe mają zaawansowane badania komórek, dostarczając dynamiczne środowisko fluidyczne na skali komórki do badania, manipulowania, sortowania i liczenia komórek. Jednak manipulowanie ogniwem w domenie fluidycznej pozostaje wyzwaniem i wymaga skomplikowanych protokołów produkcyjnych do formowania zaworów i elektrod lub wymaga specjalistycznego sprzętu, takiego jak pęseta optyczna. Tutaj pokazujemy, że konwencjonalne płytki obwodów drukowanych (PCB) mogą być używane do bezkontaktowej manipulacji ogniwami poprzez zastosowanie dielektroforezy (DEP) do manipulacji kulkami i komórkami w polach przepływu laminarnego do bioaktywacji oraz do separacji komórek i kulek w wielokanałowych urządzeniach mikroprzepływowych. W pierwszej kolejności przedstawiamy protokół montażu elektrod DEP i urządzeń mikroprzepływowych oraz przygotowania ogniw do DEP. Następnie charakteryzujemy działanie DEP za pomocą kulek styropianowych. Na koniec przedstawiamy reprezentatywne wyniki separacji kulek i komórek w wielokanałowym urządzeniu mikroprzepływowym. Podsumowując, DEP jest skuteczną metodą manipulowania cząstkami (kulkami lub komórkami) w urządzeniach mikroprzepływowych.

Protocol

Ogólny schemat konfiguracji sprzętu jest pokazany na rysunku 1A. Montaż próbki PCB jest bardziej szczegółowo opisany na schemacie przekroju poprzecznego na rysunku 1B.

1. Przygotowanie elektrod PCB:

1. Zaprojektuj elektrody PCB zgodnie z żądaną geometrią, aby wygenerować niejednorodne pole elektryczne. Niestandardowe chipy elektrod PCB można zamówić za pośrednictwem komercyjnych zakładów produkcyjnych (rysunek 1C).
2. Przygotuj prefabrykowane elektrody PCB, przylutowując drut o średnicy 16 do końca każdej wydrukowanej elektrody metalowej (rysunek 1D).
   1. Umieść drut na końcu elektrody. Przytrzymaj drut na miejscu na metalowej powierzchni płytki drukowanej za pomocą gorącej lutownicy, aby podgrzać drut.
   2. Wlej niewielką ilość lutu do rozgrzanego drutu, aby wypełnić drut lutem.
   3. Po napełnieniu drutu lutowiem wyjmij lutownicę, przytrzymując drut na miejscu, aż lut ostygnie.
3. Powtórz proces dla każdego połączenia elektrycznego na płytce drukowanej (rysunek 1D).

2. Przygotuj kanały mikroprzepływowe:

1. Kanały mikroprzepływowe na bazie polidimetylosiloksanu (PDMS) są przygotowywane przy użyciu elastomeru PDMS, Sylgard 184 firmy Dow Corning. Forma wzorcowa, która definiuje kanały, jest zwykle tworzona w standardowych procesach mikroprodukcji przy użyciu płytki krzemowej i fotorezystu SU-8.
2. Mieszaj związek bazowy z utwardzaczem w proporcji 10:1 przez 5 minut.
3. Wlej płynny PDMS na prefabrykowaną formę główną SU-8 i usuń pęcherzyki powietrza, wystawiając płynny PDMS na działanie próżni przez kilka minut. W razie potrzeby powtórz proces odkurzania, aby całkowicie usunąć wszystkie pęcherzyki.
4. Utwardzać PDMS w temperaturze 70 °C przez 2 godziny.
5. Usuń płytę PDMS z kanałami mikroprzepływowymi z płytki za pomocą żyletki, uważając, aby nie złamać płytki.
6. Wybij otwory do wprowadzania płynów i komórek do urządzenia mikroprzepływowego. (Uwaga: Pompowanie strzykawkowe, przepływ grawitacyjny lub oparty na napięciu powierzchniowym mogą być używane z DEP.)
7. Sprawdź urządzenie mikroprzepływowe, aby upewnić się, że jest wolne od kurzu i zanieczyszczeń. Czyszczenie PDMS można łatwo przeprowadzić za pomocą 3M Scotch Magic Tape.
8. Plazma łączy kanały mikroprzepływowe PDMS z czystym szkiełkiem nakrywkowym o grubości nr 0 (80-130 μm). Podgrzewać szkiełko nakrywkowe w temperaturze 100 °C przez co najmniej 15 minut.

3. Przygotuj media o niskiej przewodności:

1. Pożywki o niskiej przewodności przygotowuje się przez zmieszanie 8,5% sacharozy + 0,3% glukozy (w/v) w wodzie dejonizowanej (DI). ¹
   Uwaga: Wcześniej wykazaliśmy, że komórki mogą być hodowane przez kilka dni w konwencjonalnych pożywkach do hodowli komórkowych po wystawieniu na działanie niskiej przewodności przez krótki czas (około 30 minut). ¹¹

4. Montaż kanałów mikroprzepływowych na elektrodach PCB:

1. Umieść niewielką ilość (około 10 μl) oleju mineralnego na płytce drukowanej, aby zapewnić ścisły kontakt między płytką drukowaną a szkiełkiem nakrywkowym.
   Uwaga: Opcjonalnym krokiem do wizualizacji elektrod zmniejszających jest pokrycie powierzchni PCB bardzo cienką warstwą czarnego markera permanentnego lub farby.
2. Umieść zespół kanału mikroprzepływowego szkiełka nakrywkowego na naoliwionej płytce drukowanej, tak aby szkiełko nakrywkowe stykało się z olejem (szkiełko nakrywkowe w dół). Delikatnie dociśnij zestaw mikroprzepływowy do szkiełka nakrywkowego, aby zapewnić dobry kontakt i zminimalizować pęcherzyki powietrza, które mogą zakłócać wizualizację komórek i ściegów. Przykład ukończonego urządzenia pokazano na rysunku 1D.

5. Sortuj i koncentruj koraliki i komórki za pomocą DEP:

1. Wypełnij kanały mikroprzepływowe wodą DI lub mediami o niskiej przewodności; proces łączenia plazmowego ułatwia ładowanie roztworów wodnych do kanałów mikroprzepływowych poprzez tymczasowe nadanie normalnie hydrofobowej powierzchni PDMS hydrofilowej.
2. Wprowadzić komórki i/lub kulki polistyrenowe do zbiornika kanału (rysunek 1C). Tutaj używamy ludzkich komórek gruczolakoraka jelita grubego (HT-29).
3. Podłącz wyjście generatora funkcyjnego do wejścia wzmacniacza mocy prądu przemiennego, a następnie podłącz wyjście wzmacniacza do przewodów elektrodowych. Zakryj wszystkie przewody elektryczne i powierzchnie zestawu taśmą izolacyjną, aby chronić użytkowników przed potencjalnym narażeniem na porażenie. Schemat ideowy konfiguracji sprzętu pokazano na rysunku 1A.
4. Ustaw generator funkcyjny tak, aby wytwarzał wyjście fali sinusoidalnej 1.0-1.5 MHz. Amplituda wyjścia powinna być dostosowana do wzmacniacza mocy RF, aby wytwarzać wyjście 80-100 V do płytki drukowanej. Wzmacniacz mocy RF w tej pracy wymaga napięcia wejściowego około 220-330 mV. Aby oddzielić komórki i kulki, natężenie przepływu laminarnego musi być zgodne z siłą DEP, aby przesunąć komórki i kulki w głównym kanale (szerokość w = 100 μm, wysokość h = 27 μm) do kanałów docelowych (szerokość w = 100 μm, wysokość h = 27 μm).
   Uwaga: skonsultuj się z producentem PCB, aby określić maksymalne napięcie robocze, aby uniknąć problemów, takich jak przegrzanie lub stopienie PCB. Sprawdź specyfikacje producentów sprzętu dla producentów generatorów funkcyjnych i wzmacniaczy mocy, aby określić bezpieczne ustawienia pracy.
5. Inicjowanie funkcji DEP w celu sortowania komórek i koralików. Komórki doświadczają dodatniego DEP, podczas gdy kulki polistyrenowe doświadczają ujemnego DEP w niejednorodnym polu elektrycznym o określonych częstotliwościach. Umożliwia to aktywowane siłą DEP bioaktywację i separację komórek i innych cząstek w urządzeniach mikroprzepływowych przy użyciu niedrogich płytek PCB wielokrotnego użytku jako elektrod.

6. Reprezentatywne wyniki:

Gdy DEP jest skuteczny w uruchamianiu komórek lub cząstek, obserwuje się solidne wyrównanie w niejednorodnych polach elektrycznych dla kąpieli statycznych lub niskich prędkości płynów. W warunkach wyższych prędkości płynu zachowanie komórki lub cząstki zależy od względnej orientacji przepływu osiowego w stosunku do pola elektrycznego i prędkości przepływu. Ponadto zachowanie komórek i cząstek zależy również od natężenia pola elektrycznego i stopnia niejednorodności w polu elektrycznym. Typowe zachowania komórek lub cząstek obejmują "łańcuchy perłowe", cykle, przeciąganie lub obracanie się.

Warunki, które kompromitują lub znoszą DEP, obejmują obecność soli lub innych cząsteczek jonowych w płynie, słabe natężenie pola elektrycznego, nadmierne prędkości przepływu, zbyt grube szkiełka nakrywkowe lub przewodzące roztwory między szkiełkiem nakrywkowym a elektrodami PCB (np. pęknięty szkiełko nakrywkowe może powodować mieszanie się wody i oleju mineralnego).

Tutaj, przy użyciu szkiełek nakrywkowych o grubości nr 0 (80-130 μm) i rozstawie elektrod (231 μm), gradient kwadratu natężenia pola elektrycznego przyłożonego do ogniw i koralików HT-29 szacuje się na ^2-8 do ^6-8 V²/μm³. ¹

Siłę DEP można oszacować, mierząc prędkość cząstki, manipulowanej przez DEP w płynie statycznym (Rysunek 2A-B). Ze względu na małą bezwładność cząstki i środowisko o wysokiej lepkości kanału mikroprzepływowego, siła oporu hydrodynamicznego będzie równa, ale w przeciwnym kierunku niż siła DEP. Średnia prędkość kulki w mediach o niskiej przewodności wynosi 34,5 μm/s przy napięciu DEP 93 Vpp i 1,5 MHz. Siłę oporu hydrodynamicznego można obliczyć za pomocą następującego równania. ¹

F_drag = 6πηRv

Średnia lepkość η mediów o niskiej przewodności w temperaturze 20 °C wynosi 1,27 mPa•s, a promień ściegu R wynosi 7,5 μm. Siłę oporu hydrodynamicznego mikrokulki polistyrenu szacuje się na 6,19 pN. Aby zademonstrować zdolność do uruchamiania kulek w kanałach mikroprzepływowych (rysunek 2C-F), zainicjowaliśmy przepływ mediów o niskiej przewodności, wykorzystując przepływ zapośredniczony napięciem powierzchniowym. Średnia prędkość kulki w pojedynczym kanale wejściowym wynosiła 1540 μm/s, podczas gdy średnia prędkość w poszczególnych kanałach została zmniejszona do 565 μm/s (rysunek 2C). Inicjując DEP, koraliki były zatrzymywane w kanale centralnym, a nie uwalniane do kanału bocznego. Tak więc w tych warunkach siły DEP były wystarczające do pokonania siły oporu płynu do dwóch kanałów bocznych.

Ta sama zasada została również użyta do przekierowania koralików z centralnego kanału do pojedynczego kanału bocznego, po prostu zmieniając orientację kanałów i przepływ koralików na elektrody DEP (Rysunek 2E-F). Poprzez ustawienie metalowej elektrody pod kątem po stronie pojedynczego kanału wlotowego, gdy zainicjowano DEP, koraliki były kierowane na bok kanału, gdy koraliki zbliżały się do punktu trifurkacji. Tam siły DEP były wystarczające, aby wciągnąć koraliki do jednego z bocznych kanałów, gdzie przepływ laminarny nadal napędzał je w dół kanału (rysunek 2F).

Ponieważ komórki i kulki polistyrenowe mają wyraźne różnice w ich zdolności do polaryzacji i uruchamiania w niejednorodnych polach elektrycznych, używamy DEP, aby zademonstrować zdolność do jednoczesnego rozdzielania komórek i kulek na chipie. Użyliśmy tej samej struktury kanału mikroprzepływowego i elektrod PCB, jak skonfigurowano na rysunku 2E-F, ale wprowadziliśmy zawieszenie ogniw HT-29 i kulek w mediach o niskiej przewodności do pojedynczego kanału wlotowego (rysunek 3). Po wprowadzeniu DEP i w tych warunkach, ogniwa HT-29 zostały zachowane w dwóch lewych kanałach wyjściowych, podczas gdy koraliki zostały zachowane w indywidualnym kanale wyjściowym po prawej stronie. W tym przypadku komórki wykazują charakterystyczne zachowanie "łańcucha perłowego", ponieważ są zbierane w lewym kanale wyjściowym. Czasami koralik i komórka łączą się ze sobą, w których są zbierane razem, często w kanałach wyjściowych komórki. Na podstawie tych danych eksperymentalnych określamy szybkość sortowania na 713 cząstek (komórek i kulek) na minutę, co odpowiada 14 260 komórkom i kulkom w ciągu 20 minut. Liczba pobranych komórek i kulek jest istotna i przydatna w zastosowaniach w biologii molekularnej, obrazowaniu, biochemii i lab-on-a-chip.

Rysunek 1. Oparty na PCB DEP komórek i cząstek w kanałach mikroprzepływowych. (A) Konfiguracja sprzętu do uruchamiania opartego na DEP rozpoczyna się od generatora funkcyjnego w celu zdefiniowania częstotliwości i amplitudy sygnału elektrycznego, a następnie wzmacniacza mocy w celu zwiększenia siły sygnału pola elektrycznego generowanego na płytce drukowanej. (B) Zespół urządzenia mikroprzepływowego do uruchamiania próbki składa się z kanałów mikroprzepływowych PDMS nieodwracalnie związanych ze szkiełkiem nakrywkowym o grubości nr 0 (80-130 μm) za pomocą plazmy tlenowej, nieprzewodzących mediów w celu kąpieli komórek i / lub kulek. (C) Zastosowane tutaj elektrody PCB składają się z dwóch obszarów, w których elektrody są interdigitowane w celu wytworzenia silnego, niejednorodnego pola elektrycznego. (D) Gotowe urządzenie: płytka drukowana z trifurkowanym urządzeniem mikroprzepływowym na pojedynczym szkiełku nakrywkowym, wstawka przedstawia całe urządzenie wraz z drutami elektrodowymi. (C-D) Dla skali, wymiary PCB to 8,4 cm (dł.), 2,1 cm (szer.), z elektrodami o szerokości 5 mm.

Rysunek 2. Reprezentatywne obrazy komórek i koralików w kanałach przed i podczas aktywacji DEP. (A) Kulki fluorescencyjne z polistyrenu o wielkości 15 μm w roztworze podłoża o niskiej przewodności w kanale mikroprzepływowym PDMS, bez przepływu laminarnego (upływ czasu, 1,23 s). (B) Po zainicjowaniu DEP koraliki migrują w kierunku wzorów elektrod PCB (czarne paski), a nie między elektrodami (upływ czasu, 8,18 sekundy). (C) Koraliki w tych samych kanałach pod przepływem laminarnym są podzielone między trzy oddzielne kanały (upływ czasu, 5,3 sekundy); gdy inicjowany jest DEP (D), kulki są uruchamiane tak, aby płynęły tylko w kanale centralnym (upływ czasu, 4,3 sekundy). (E) Zmieniając orientację kanałów na elektrody PCB, koraliki mogą być różnie kierowane do kanałów bocznych (F) za pomocą DEP, a nie do kanału centralnego, jak pokazano w (D). (E-F) Czas, który upłynął, wynosi odpowiednio 8,23 s i 5,16 s. Wszystkie pręty skali = 100 μm.

Rysunek 3. Reprezentatywne obrazy komórek i koralików w kanałach przed i podczas aktywacji DEP. Punkty A-B) Przed rozpoczęciem DEP mieszany roztwór komórek ludzkiego gruczolakoraka jelita grubego (HT-29) i kulek przepływa z jednego kanału do 3 oddzielnych kanałów wyjściowych. Otwarta strzałka wskazuje kierunek przepływu laminarnego, a kanały są oznaczone liniami przerywanymi w celu orientacji i wyjaśnienia. (C-D) Poprzez indukcję DEP, kulki i komórki są selektywnie uruchamiane do oddzielnych kanałów, jak zidentyfikowano. Komórki HT-29 wychodzą z kanału środkowego i lewego, podczas gdy kulki wychodzą z prawego kanału. Charakterystyczne łańcuchy perłowe koralików i komórek obserwuje się podczas aktywacji DEP. (A, C) Interferencja różnicowa Obrazowanie kontrastowe komórek i kulek w mikrokanałach sprawia, że kulki są dobrze widoczne. Obrazy intensywności skali poświaty (B, D) tych samych obrazów DIC (A, C) poprawiają wizualizację komórek w kanałach. Odblaskowe metalowe elektrody ((A, C) jasny pasek i (B, D) żółty i zielony) stanowią wyraźny punkt orientacyjny do wyrównywania mikrokanałów z elektrodami w celu skutecznego uruchamiania opartego na DEP. Podziałka = 100 μm.

Discussion

Manipulacja komórkami w urządzeniach mikroprzepływowych jest pożądana w przypadku sortowania lub selektywnego umieszczania pojedynczych komórek lub w badaniach populacyjnych. ² Przepływ laminarny jest używany w połączeniu z zaworami i pompami do manipulowania komórkami w urządzeniach mikroprzepływowych. Jednak same te metody są trudne i wymagają szczegółowych procesów produkcyjnych i umiejętności. ³ Wirowanie może uprościć wymagania dotyczące umieszczania komórek, ale jednoczesne obrazowanie jest wyzwaniem; Ponadto architektura kanałów do wirowania musi być dokładnie rozważona podczas projektowania pożądanych manipulacji i uwzględniania wpływu sił dośrodkowych. ⁴ Pęsety laserowe mogą być używane do umieszczania komórek, ale metoda ta jest droga i nie nadaje się do wysokowydajnego sortowania komórek. ⁵ Wykazano jednak, że DEP jest skutecznym systemem "pęsety elektrycznej" do skutecznego umieszczania, charakteryzowania i manipulowania komórkami. ^6,7

W szczególności DEP został wykorzystany do selektywnego wychwytywania i sortowania komórek w celu przetwarzania żywych i martwych komórek na ^chipie7-10 oraz do zbierania komórek na czujnikach rezonansowych do pomiaru masy komórek. ¹¹ Wcześniej wykazaliśmy, że poprzez zwiększenie siły DEP działającej na bakterie lub kulki powyżej siły oporu płynu, można osiągnąć stężenie i uwięzienie na chipie kulek polistyrenowych i Listeria monocytogenes V7 . ¹² Mieszane populacje bakterii E. coli i L. monocytogenes mogą być również kierowane i uwalniane za pomocą impulsów DEP. Co więcej, większe cząstki mogą być wychwytywane w różny sposób i koncentrowane na elektrodach w oparciu o duży rozmiar cząstek, podczas gdy mniejsze cząstki nie są wychwytywane, ale usuwane wraz z przepływem płynu. ¹³ Gdy siły DEP nie pokonują sił ciągnących płyn na cząstki, koralik lub komórka nie jest wychwytywana, ale raczej przemieszcza się w strumieniu płynu. Jak pokazano na rysunku 2C, kulki mogą być skupione w centralnym obszarze strumienia płynu na tyle, aby zatrzymać kulki w kanale centralnym. Może to być spowodowane połączonym efektem oddziaływań cząstka-cząstka w polu elektrycznym, prędkościami płynów większymi niż siły ciągnące DEP, kombinacją tych czynników lub innym nieokreślonym efektem.

Nowsze osiągnięcia w dziedzinie bezkontaktowej funkcji DEP pozwalają na maksymalizację wychwytywania komórek i manipulacji nimi przy użyciu minimalnego wymaganego pola, chroniąc w ten sposób typy komórek w największym stopniu podczas manipulacji DEP. ^1,9 Bezkontaktowa funkcja DEP jest obiecująca dla społeczności mikrofluidyków w zakresie sortowania, gromadzenia i pozycjonowania komórek w urządzeniach mikroprzepływowych. Przewidujemy, że wraz ze zwiększonym zapotrzebowaniem na DEP do manipulacji w urządzeniach mikroprzepływowych i ich wdrożeniem, dalsze odkrycia i innowacje poszerzą zrozumienie i wpływ sił DEP.

Płytki PCB mogą być wytwarzane w procesach wielkoseryjnych w przystępnej cenie z szybkim czasem realizacji, co czyni je dobrymi platformami do komercjalizacji. Ponadto płytki PCB są łatwe w użyciu i dostępne dla naukowców z różnych dyscyplin w zakresie manipulacji i sortowania komórek na chipie.

Projektując układ elektrod PCB, należy wziąć pod uwagę pożądaną trajektorię cząstki/komórki. Kluczowe czynniki, które należy wziąć pod uwagę, obejmują wielkość i typ cząstek (kulka i/lub komórka), typ ogniwa, rozmiar mikrokanału, prędkość przepływu, odstępy między elektrodami (które określają natężenie pola elektrycznego), grubość szkiełka nakrywkowego i przewodność płynu. Czynniki te wpływają na siłę wymaganą i dostępną do manipulowania cząstką lub komórką, a ostatecznie na skuteczność separacji. Nasz przedstawiony tutaj protokół demonstruje skuteczną konfigurację do inicjowania DEP dla separacji mikrosfer i komórek. W przypadku potencjalnych zastosowań użytkownicy powinni dopasować architekturę projektu kanału mikroprzepływowego do pożądanych ścieżek przepływu dla ogniw i kulek, a także wzorów elektrod, aby zoptymalizować wydajność dla każdego zastosowania. Rozstaw elektrod i grubość szkiełka nakrywkowego można zastosować zgodnie z wcześniej zgłoszonymi wytycznymi podczas projektowania układu kanałów mikroprzepływowych. ¹

Przewodność i przenikalność elektryczna komórki/cząstki i otaczających ją mediów muszą być na tyle różne, aby ułatwić dodatni lub ujemny DEP, przy jednoczesnym utrzymaniu komórek w stanie nienaruszonym. Biegunowość DEP dla cząstki sferycznej można wyznaczyć na podstawie rzeczywistej części wartości zespolonej następującego współczynnika Clausiusa-Mosottiego przy częstotliwości ω napięcia DEP.

Równanie 1

W tym równaniu ε to przenikalność ruchowa, σ to przewodność, a ε* to przenikalność zespolona. Indeksy dolne p i m oznaczają odpowiednio cząstkę i ośrodek. Kiedy komórka ma wyższą przenikalność elektryczną niż ośrodek lub rzeczywista część czynnika Clausiusa-Mosottiego staje się dodatnia, cząstka staje się bardziej spolaryzowana niż otaczające ją media. Ze względu na niejednorodne pole elektryczne polaryzacja cząstki staje się niejednorodna, co tworzy dodatnią siłę DEP (+DEP), która przyciąga komórkę w kierunku obszaru o wyższym natężeniu pola elektrycznego. Jeśli komórka ma niższą przenikalność elektryczną niż otaczające ją ośrodki lub rzeczywista część czynnika Clausiusa-Mosottiego stanie się ujemna, przejdzie ujemną DEP (-DEP), a komórka zostanie zmuszona do znalezienia się w minimalnym obszarze pola. Jeśli komórka i pożywka mają w przybliżeniu taką samą zespoloną przenikalność, nie można wytworzyć siły, która mogłaby manipulować komórką. Z tego powodu czysta woda jest preferowanym medium do manipulacji cząstkami DEP. Jednak, aby uniknąć naprężeń osmotycznych w komórce spowodowanych czystą wodą, opracowano media o niskiej przewodności, aby utrzymać przewodność na niezmienionym poziomie, ale aby zwiększyć osmolarność w celu zmniejszenia stresu osmotycznego w komórkach. Konwencjonalne pożywki do hodowli komórkowych lub fizjologiczne, takie jak DMEM lub PBS, mają wysoką przewodność, która nie nadaje się do manipulacji DEP.

Wcześniej wykazaliśmy również, że komórki mogą być rejestrowane na czujnikach z funkcją DEP przy użyciu mediów o niskiej przewodności. Po krótkim okresie mocowania komórek pożywkę o niskiej przewodności można wymienić na wymaganą pożywkę do hodowli komórek, aby wspomóc wzrost komórek przez kilka dni. ¹¹

Z naszego doświadczenia wynika, że kulki fluorescencyjne są bardzo jasne w stosunku do fluorescencji żywych komórek, dlatego dopasowanie intensywności kulki do intensywności żywej i fluoryzującej komórki może być wyzwaniem. Aby poprawić wizualizację zarówno komórek, jak i kulek, użyliśmy mikroskopii DIC na mikroskopie pionowym do obrazowania obu. Aby wyświetlić komórki i koraliki, przedstawiliśmy dane na obrazie w skali intensywności poświaty, który zachowuje dane w szerokim spektrum kolorów dla łatwiejszego przeglądania. W związku z tym, projektując badanie, które jest przedmiotem zainteresowania, należy wziąć pod uwagę parametry i zasoby obrazowania.

Podsumowując, demonstrujemy zdolność do selektywnego uruchamiania koralików i komórek w oddzielnych kanałach za pomocą DEP. Wraz z rosnącą użytecznością kanałów mikroprzepływowych w zastosowaniach w biologii komórki, biochemii i bioinżynierii, DEP jest pożądaną opcją do gromadzenia, umieszczania i sortowania komórek. Produkcja elektrod PCB jest niedroga i wygodna, elektrody są łatwe w użyciu, a szybki czas produkcji jest idealny do wdrożenia DEP.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Zestaw Sylgard 184 (PDMS)	Kleje Ellsworth	184 SIL ELAST ZESTAW 0,5 KG	Dow Corning Sylgard
16 awg przewód połączeniowy	Belden	8521	(typ MW) Mil-W-76C-PVC
Złota uszczelka Szkło	osłonowe Ted Pella, Inc.	260320	Nr 0 gruby, 24 x 60 mm
Dziurkacz do biopsji Miltex	VWR international	95039-104	Miltex, różne rozmiary
Niestandardowe elektrody PCB	Obwody Bay Area	Części
Olej mineralny	Fisher Scientific	O121-1
Woda dejonizowana	Dom DI	zaopatrzenie	Użyj przefiltrowanej wody DI
D-glukoza bezwodna Granulowany AR	Mallinckrodt Baker Inc.	4912-06
Sacharoza, Crystal	Mallinckrodt Baker Inc.	8360-06
Fluorescencyjne mikrosfery polimerowe	Bangs Laboratories	FS07F/9277	15μ m Zielone mikrosfery smoka
Linia komórkowa HT-29	ATCC	HTB-38D	Gruczolakorak jelita grubego Ludzki gruczolakorak
Typsin 0,05% EDTA	Invitrogen	25300054
Mikroskop pionowy Eclipse E600FN	Nikon Instruments	Eclipse E600FN
Phantom V310 Szybki aparat obrazujący	Pionowy
BX51	Olympus Corporation	BX51
Kolorowa kamera SpotFlex o wysokiej rozdzielczości	Instrumenty diagnostyczne	FX1520
Generator funkcyjny	Agilent Technologies	3325A
RF Wzmacniacz mocy	EIN	2100L