Method Article

Platforma mikroprzepływowa z multipleksowaną detekcją elektroniczną do przestrzennego śledzenia cząstek

DOI:

10.3791/55311

⸱

March 13th, 2017

 ,  , 
1School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology, 2Institute of Electronics and Nanotechnology, Georgia Institute of Technology, 3Petit Institute for Bioengineering and Biosciences, Georgia Institute of Technology

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Prezentujemy platformę mikroprzepływową ze zintegrowaną siecią elektrod powierzchniowych, która łączy rezystancyjne wykrywanie impulsów (RPS) z wielokrotnym dostępem z podziałem kodu (CDMA), do wielokrotnego wykrywania i wymiarowania cząstek w wielu kanałach mikroprzepływowych.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Mikroprzepływowe przetwarzanie próbek biologicznych zazwyczaj obejmuje zróżnicowane manipulacje zawieszonymi cząstkami pod wpływem różnych pól sił w celu przestrzennego frakcjonowania próbki w oparciu o interesującą właściwość biologiczną. Aby wynikowy rozkład przestrzenny mógł być wykorzystany jako odczyt testu, urządzenia mikroprzepływowe są często poddawane analizie mikroskopowej wymagającej złożonego oprzyrządowania o wyższych kosztach i zmniejszonej przenośności. Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy zintegrowaną technologię wykrywania elektronicznego do multipleksowego wykrywania cząstek w różnych miejscach na chipie mikroprzepływowym. Nasza technologia, zwana KODAMI Mikroprzepływowymi, łączy rezystancyjne wykrywanie impulsów z wielokrotnym dostępem do podziału kodu w celu skompresowania informacji przestrzennych 2D do sygnału elektrycznego 1D. W tym artykule przedstawiamy praktyczną demonstrację technologii Microfluidic CODES do wykrywania i wymiarowania hodowanych komórek nowotworowych rozmieszczonych w wielu kanałach mikroprzepływowych. Jak potwierdzono za pomocą szybkiej mikroskopii, nasza technologia może dokładnie analizować gęste populacje komórek elektronicznie bez konieczności korzystania z zewnętrznego instrumentu. W związku z tym mikroprzepływowe KODY mogą potencjalnie umożliwić tworzenie tanich zintegrowanych urządzeń typu lab-on-a-chip, które doskonale nadają się do testowania próbek biologicznych w miejscu opieki nad pacjentem.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dokładne wykrywanie i analiza cząstek biologicznych, takich jak komórki, bakterie czy wirusy zawieszone w cieczy, jest bardzo interesujące dla wielu zastosowań1,2,3. Dobrze dopasowane pod względem rozmiaru, urządzenia mikroprzepływowe oferują unikalne zalety w tym celu, takie jak wysoka czułość, delikatna manipulacja próbką i dobrze kontrolowane mikrośrodowisko4,5,6,7. Ponadto urządzenia mikroprzepływowe mogą być zaprojektowane tak, aby wykorzystywa....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Projektowanie elektrod kodujących

Uwaga: Rysunek 1a pokazuje trójwymiarową strukturę mikrowzorów elektrod.

  1. Zaprojektuj zestaw czterech 7-bitowych kodów Gold do kodowania kanałów mikroprzepływowych23.
    1. Skonstruuj dwa liniowe rejestry przesunięcia sprzężenia zwrotnego (LFSR), z których każdy reprezentuje wielomian pierwotny.
    2. Za pomocą LFSR można wygenerować preferowaną parę 7-bitowych sekwencji m.
    3. Cyklicznie przesuwaj preferowaną parę m-sekwencji i dodawaj je w modzie 2, aby wygenerować cztery różne kody złota.
  2. Za....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Na rysunku 1b pokazano urządzenie Microfluidic CODES składające się z czterech czujników rozmieszczonych na czterech kanałach mikroprzepływowych. W tym systemie przekrój poprzeczny każdego kanału mikroprzepływowego został zaprojektowany tak, aby był zbliżony do rozmiaru ogniwa, tak aby (1) wiele komórek nie mogło przejść przez elektrody równolegle i (2) ogniwa pozostają blisko elektrod, co zwiększa czułość. Każdy czujnik jest zaprojektowany tak, aby generować unikalny 7-b.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wiele rezystancyjnych czujników impulsowych zostało wcześniej wbudowanych w chipy mikroprzepływowe 28,29,30,31,32. W tych systemach rezystancyjne czujniki impulsowe albo nie były multipleksowane 28,29,30,31, albo wymagały sterowania pojedynczymi czujnikami na różnych częstotliwościach 32.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca została wsparta przez National Science Foundation Award No. Stal powlekana elektrolitycznie chromem 1610995. Autorzy pragną podziękować Instytutowi Elektroniki i Nanotechnologii oraz pracownikom Instytutu Bioinżynierii i Nauk Biologicznych Parker H. Petit za wsparcie w korzystaniu ze wspólnych obiektów. Autorzy pragną również podziękować Chia-Heng Chu za pomoc w przygotowaniu rękopisu.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
98% Kwas siarkowy     BDH ChemicalsBDH3074-3,8LP
30% nadtlenek wodoru   BDH ChemicalsBDH7690-3
TrichlorosilanAldrich Chemistry235725-100G
NR9-1500PY Ujemny fotorezystorFuruttex
Resist Developer RD6Furuttex
AcetonBDH ChemicalsBDH1101-4LP
SU-8 2015 Negatywny fotorezystorMicrochemSU8-2015
SU-8 DeveloperMicrochemY010200
Polidimetylosiloksan (PDMS)Dow Corning3097358-1004Sylgard 184 Zestaw elastomerów silikonowych
Alkohol izopropylowyBDH ChemikaliaBDH1133-4LP
RPMI 1640Corning Cellgro10-040-CV
Surowica bydlęca płodu (FBS)Seradigm1500-050
Penicylina-StreptomycynaAmrescoK952-100ML
Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS)Corning Cellgro21-040-CM
PHD 22/2000 Pompa strzykawkowaAparat Harvard70-2001
HF2LI Wzmacniacz blokującyZurich Instrument
HF2TA Wzmacniacz prądowyZurych Instrument
Eclipse Mikroskop Ti-UNikon Corporation
DS-Fi2 Kolorowy aparat o wysokiej rozdzielczości Nikon Corporation
v7.3 Szybki aparatfotograficzny Phantom
PCIe-6361 Karta akwizycji danych National Instruments781050-01
BNC-2120 Ekranowany blok złączyNational Instruments777960-01 
System do obróbki plazmowej PX-250 NordsonMARCH 

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. De Roy, K., Clement, L., Thas, O., Wang, Y., Boon, N. Flow cytometry for fast microbial community fingerprinting. Water Res. 46 (3), 907-919 (2012).
  2. Vives-Rego, J., Lebaron, P., Nebe-von Caron, G. Current and future applications of flow cytometry in aquatic microbiology. FEM....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Microfluidic CODESResistive Pulse SensingCode Division Multiple AccessParticle DetectionMicrofluidic ChannelsCell SizingLab on a ChipPoint of Care TestingElectronic SensingSpatial Tracking

Related Articles