Mikromielenie mikroprzepływowe urządzenia akrylowego sterowane numerycznie z ograniczeniem naprzemiennym dla testów immunologicznych opartych na nanocząstkach magnetycznych

Summary

Mikrofluidyka to potężne narzędzie do tworzenia testów diagnostycznych. Jednak często wymagany jest drogi sprzęt i materiały, a także pracochłonne techniki wytwarzania i obsługi. W tym miejscu szczegółowo opisujemy protokół wytwarzania akrylowego urządzenia mikroprzepływowego do magnetycznych testów immunologicznych opartych na mikro- i nanocząsteczkach w tanich i prostych w użyciu.

Abstract

Systemy mikroprzepływowe znacznie poprawiły techniki testów immunologicznych. Jednak wiele technik mikrowytwarzania wymaga specjalistycznego, drogiego lub skomplikowanego sprzętu, co sprawia, że produkcja jest kosztowna i niekompatybilna z produkcją masową, co jest jednym z najważniejszych warunków wstępnych dla testów przyłóżkowych (POCT), które mają być stosowane w warunkach o niskich zasobach. W pracy opisano proces wytwarzania akrylowego (polimetakrylanu metylu, PMMA) urządzenia do badania immunoenzymatycznego testu immunologicznego sprzężonego z nanocząstkami przy użyciu techniki mikromielenia sterowanego numerycznie (CNC). Działanie urządzenia mikroprzepływowego zostało pokazane poprzez wykonanie testu immunologicznego w celu wykrycia komercyjnego przeciwciała przy użyciu lizozymu jako modelowego antygenu sprzężonego z nanocząstkami magnetycznymi o długości 100 nm. To urządzenie integruje fizyczne naprzemienne ograniczenie o wysokości zaledwie 5 μm, używane do wychwytywania mikrocząstek magnetycznych, które tworzą pułapkę magnetyczną poprzez umieszczenie zewnętrznego magnesu. W ten sposób siła magnetyczna działająca na wsparcie immunologiczne sprzężonych nanocząstek jest wystarczająca, aby je wychwycić i oprzeć się oporowi przepływu. To urządzenie mikroprzepływowe jest szczególnie odpowiednie do taniej produkcji masowej bez utraty precyzji wykonania testu immunologicznego.

Introduction

W ostatnich latach mikrofluidyka odegrała ważną rolę w technikach testów immunologicznych¹. Technologia miniaturyzacji ma wiele wyjątkowych zalet w porównaniu z tradycyjnymi testami immunologicznymi, takimi jak zmniejszone zużycie próbek i odczynników, krótszy czas inkubacji, wydajna wymiana roztworów oraz wyższa integracja i automatyzacja².

Ponadto, systemy mikroprzepływowe w testach immunologicznych, w połączeniu z nanocząstkami magnetycznymi jako wsparciem immunologicznym, znacznie skracają czas inkubacji, osiągając wysoką czułość wykrywania dzięki zwiększonemu stosunkowi powierzchni do obj....

Protocol

1. Mikromielenie

1. Szlifowanie powierzchni
   1. Włącz mikrofrezarkę i sterownik piezoelektryczny. Uruchom odpowiednie oprogramowanie sterujące¹².
   2. Wybierz wymagane wiertła do frezów palcowych (średnice 200 μm i 800 μm). Umieść je w odpowiedniej komorze frezarki (Rysunek 1).
   3. Wycinanie prostokątów o wymiarach 9 mm x 25 mm z PMMA o grubości 1,3 mm za pomocą frezu palcowego 800 μm. Ostrożnie przymocuj jeden z tych prostokątów za pomocą dwustronnej taśmy klejącej do platformy piezoelektrycznej (Rysunek 2).
      UWAGA: Upewnij się, że prostokąt akr....

Results

Udało się ustalić wysoce powtarzalny protokół produkcji, który poprawia rozdzielczość konwencjonalnej techniki mikromielenia. Korzystając z tego protokołu, uzyskuje się wytworzenie kanału o wysokości zaledwie 5 μm, który działa jako ograniczenie naprzemienne w kanale o wysokości 200 μm. Prosta konstrukcja naprzemiennego ogranicznika wychwytuje mikrocząsteczki żelaza o średnicy 7,5 μm, które po zagęszczeniu w mikrokanaliku umożliwiają utworzenie pułapki magnetycznej, gdy do urządzenia zbliży się magnes zewnętrzny. To urzą.......

Discussion

Akrylowe urządzenie mikroprzepływowe do testów immunologicznych wykorzystujących nanocząstki jako wsparcie immunologiczne zostało wytworzone przy użyciu techniki mikromielenia. Metoda bezpośredniej produkcji na podłożu ma tę zaletę, że pozwala uniknąć użycia formy wzorcowej oraz czasu i kosztów, które się z tym wiążą. Ogranicza się jednak do szybkiego prototypowania i produkcji urządzeń na dużą skalę.

W tym przypadku zastosowaliśmy wcześniej zgłoszoną akcesoryjną platformę piezoelektryczną do .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
0,008 Frez walcowo-czołowy	KYOCERA SGS	2204	2FL 0,008x1/8x0,12x1-1/12
0,032 Frez walcowo-czołowy	KYOCERA SGS	2228	2FL 0,032x1/8x0,48x1-1/12
Mikrocząstki karbonylo-żelazowe	Sigma-Aldrich	44890	7 μ m
Chloroform	Fermont	6201	Zagrożenie dla zdrowia: Umiarkowane Palność: Brak Reaktywność: Brak Ryzyko kontaktu: Umiarkowane
Kamera CMOS Moment	Teledyne Technologia czujnika fotometrycznego		: CMOS Wydajność kwantowa: 73% Rozmiar piksela: 4,5 i mikro; m x 4,5 i mikro; Obsługiwane interfejsy m : USB 3.2 Gen 2
Dr Engrave Software	Roland DGA Corporation		Oprogramowanie do grawerowania do projektowania i tworzenia ścieżki grawerowania na powierzchni
Okap ekstrakcyjny	Nieznany	Nieznany Elastyczny
plastikowy rurki	Tygon	AAD04103	ID = 0,020, OD = 0,060
Mikrosope fluorescencyjna	ZEISS	Axio Vert.A1
Igła dozująca o wysokiej precyzji	Loctite	98612
Domowa aplikacja sterownika piezoelektrycznego	LabView		Więcej informacji można znaleźć w odnośniku 12.
Klej błyskawiczny Loctite 495	Henkel	49503	Nakładać za pomocą końcówki do mikropipet lub igły dozującej
Stojak separacyjny MagJET	termonaukowy		12 x 1,5 ml
Prasa mechaniczna	Domowa
frezarka	Roland	MDX-50
Platforma piezoelektryczna	Domowej roboty		Zobacz referencje 12
Polimetakrylan metylu - Arkusz - PMMA, Akryl	Goodfellow	ME303018/1	Grubość: 1,3 mm, Przezroczystość: Przezroczysty/Przezroczysty
Oprogramowanie PVCamTest	Teledyne Photometrics	Wersja 3.10.107	Oprogramowanie do akwizycji obrazów
Mikroskop stereoskopowy	Nikon	SMZ 7457
SuperMag Koraliki karboksylowe	Ocean NanoTech	KSC0100	100 nm
Pompka strzykawkowa	kd Scientific	KDS200	Może pomieścić do dwóch strzykawek
Kąpiel utrasoniczna	Branson	2800
VPanel software	SO Windows	wersja 1.0.3.0	Oprogramowanie do sterowania mikrofrezarką