Method Article

Akustoforeza mikroprzepływowa do przepływowego rozdzielania bakterii Gram-ujemnych za pomocą kulek powinowactwa aptamerowego

DOI:

10.3791/63300

⸱

October 17th, 2022

 ,  ,  , 
1Department of Digital Anti-Aging Health Care, Inje University, 2Micro device Lab Co., Ltd, 3Biohealth Products Research Center (BPRC), Inje University, 4Department of Biomedical Engineering, Inje University

In This Article

Summary

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

Ten artykuł opisuje wytwarzanie i działanie mikroprzepływowych chipów akustoforetycznych przy użyciu techniki akustoforezy mikroprzepływowej i mikrogranulek modyfikowanych aptamerem, które mogą być używane do szybkiej, efektywnej izolacji bakterii Gram-ujemnych z pożywki.

Abstract

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

Ten artykuł opisuje wytwarzanie i działanie mikroprzepływowych chipów akustoforetycznych przy użyciu techniki akustoforezy mikroprzepływowej i mikrogranulek modyfikowanych aptamerami, które mogą być używane do szybkiej i efektywnej izolacji bakterii Gram-ujemnych z pożywki. Metoda ta zwiększa skuteczność separacji przy użyciu kombinacji długich, kwadratowych mikrokanałów. W tym systemie próbka i bufor są wstrzykiwane do portu wlotowego przez regulator przepływu. W celu centrowania kulek i separacji próbek, prąd przemienny jest doprowadzany do przetwornika piezoelektrycznego za pośrednictwem generatora funkcyjnego ze wzmacniaczem mocy w celu wytworzenia siły promieniowania akustycznego w mikrokanale. Zarówno na wlocie, jak i wylocie znajduje się rozwidlony kanał, który umożliwia jednoczesną separację, oczyszczanie i zagęszczanie. Urządzenie ma wskaźnik odzysku >98% i czystość 97,8% przy stężeniu dawki 10x. Badanie to wykazało wskaźnik odzysku i czystość wyższą niż istniejące metody separacji bakterii, co sugeruje, że urządzenie może skutecznie oddzielać bakterie.

Introduction

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

Platformy mikroprzepływowe są opracowywane do izolowania bakterii z próbek medycznych i środowiskowych, oprócz metod opartych na transferze dielektrycznym, magnetoforezie, ekstrakcji perełek, filtrowaniu, mikrofluidyce odśrodkowej i efektach inercjalnych oraz powierzchniowych falach akustycznych1,2. Wykrywanie bakterii chorobotwórczych jest kontynuowane za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR), ale zwykle jest pracochłonne, złożone i czasochłonne3,4. Systemy akustoforezy mikroprzepływowej są alternatywą, aby rozwiązać ten problem poprzez rozsądną....

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

Protocol

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

1. Mikroprzepływowa konstrukcja układu akustoforetycznego

UWAGA: Rysunek 1 pokazuje schemat separacji i pobierania docelowych mikrokulek z mikrokanałów za pomocą akustoforezy. Mikroprzepływowy chip do akustoforezy został zaprojektowany za pomocą programu CAD.

  1. Zaprojektuj mikroprzepływowy chip do akustoforezy, który wykorzystuje mieszaninę kulek modyfikowanych aptamerem i kulek polistyrenowych pokrytych streptawidyną (PS) odpowiadających wielkości bakterii do badania wydajności separacji urządzenia.
  2. Zaprojektuj mikroprzepływowy układ akustoforezy, który zbiera kulki PS na d....

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

Results

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

Rysunek 5 pokazuje obraz przepływu koralików w funkcji napięcia PZT (OFF, 0.1 V, 0.5 V, 5 V). W przypadku wprowadzonego w tym badaniu chipa akustoforetycznego potwierdzono, że wraz ze wzrostem napięcia PZT wzrastało centralne stężenie kulek o wielkości 10 μm. Większość kulek o wielkości 10 μm była skoncentrowana w środku przy napięciu 5 V PZT. W ten sposób w jednokanałowym generatorze funkcyjnym wygenerowano częstotliwość rezonansową 3,66 MHz, a sygnał ogólny został wzmocniony o 16 dB (około.......

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

Discussion

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

Opracowaliśmy urządzenie mikroprzepływowe z lewitacją soniczną do wychwytywania i przenoszenia bakterii GN z próbek hodowlanych z dużą prędkością, w oparciu o metodę ciągłego działania w zależności od ich wielkości i rodzaju, oraz mikrogranulki modyfikowane aptamerami. Długi, kwadratowy mikrokanał umożliwia prostszą konstrukcję i większą efektywność kosztową akustoforezy 2D niż wcześniej zgłaszano 20,21,22,23,24,25,26.

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

Disclosures

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

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

Acknowledgements

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

Ta praca była wspierana przez grant Narodowej Fundacji Badawczej Korei (NRF) ufundowany przez rząd koreański (Ministerstwo Nauki i ICT). (Nie. NRF-2021R1A2C1011380)

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1 &mikro; m Mikrogranulki polistyrenoweBang LaboratoriesPS04001Koraliki wielkości komórek
10 i mikro; m Mikrogranulki pokryte streptawidynąBangLaboratories CP01007Koraliki powinowactwa do aptamerów
4-calowa forma wafla krzemowego / SU-84science29-03573-01Elementy chipa
AptamerZintegrowane technologie DNAGN3-6'RNAdo koniugacji bakterii
Szkło borokrzemianoweSchottBOROFLOAT 33do
chipówDaihanCF-10Marzystwo cząstek
Klej cyjanoakrylowy3MAD100Dołącz PZT do mikroczipa
Escherichia coli DH5αKCTCKCTC2571Bakterie docelowe
Generator funkcjonalnyGW InstekAFG-2225Generuj częstotliwość
Szybka kameraPhotronFASTCAM MiniObserwacja separacji
Płyta grzejnaJako jedenHI-1000Płyta grzewcza do utwardzania płynu PDMS
KOVAX-STRZYKAWKA 10 mlStrzykawka Koreavaccine22G-10MLNapełnij kanał akustoforezy mikroprzepływowej wodą demineralizowaną bez pęcherzyków powietrza.
Płynny polidimetylosiloksan, PDMSDow Corning Inc.Sylgard 184Składniki chipa
LB Bulion MillerBD Difco244620Hodowla komórkowa (podłoże Luria-Bertani)
MikroskopOlympus Corp.IX-81Obserwacja separacji
Bufor PBSKoziorożec naukowyPBS-1A Bakteriemarnujące
PEEK TubesSaint-Gobain Ppl Corp.AAD04103Wstrzykiwanie lub zbieranie cząstek
Przetwornik piezoelektrycznyFuji CeramicsC-213Generuj falę właściwą w kanale
Wzmacniacz mocyBadaniawzmacniacza 75A250AZwiększ częstotliwość
Regulator ciśnienia/μ fluconAMEDAMED-μ fluconSterowanie regulatorem ciśnienia/przepływu powietrza
Bufor Tris-HClinvitrogen15567027Marnowanie cząstek
Rotator rurowySeouLin BioscienceSLRM-3Modyfikujący aptamer i koralik
Elementy wirówki

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wu, M., et al. Acoustofluidic separation of cells and particles. Microsystem & Nanoengineering. 5 (1), 1-18 (2019).
  2. Lee, S. W., et al. Aptamer affinity-bead mediated capture and displacement of Gram-negative bacteria using acous....

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 AcoustophoresisGram Negative BacteriaAptamer Affinity BeadsBacteria SeparationMicrofluidic ChipAcoustic Radiation ForceStreptavidin Coated BeadsFluorescence MicroscopyPressure ControllerBacterial Biomarker Detection

Related Articles