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

Ogólnym celem tej procedury jest manipulowanie komórkami i kulkami w urządzeniach mikroprzepływowych za pomocą elektroforezy D lub DEP przy użyciu płytek drukowanych lub płytek drukowanych. Osiąga się to poprzez uprzednie zaprojektowanie i przygotowanie elektrod PCB i kanałów mikroprzepływowych. Drugim krokiem procedury jest przygotowanie zespołu mikroprzepływowego PCB oraz roztworów perełkowych i ogniwowych.

Trzecim krokiem procedury jest wypełnienie kanałów mediami o niskiej przewodności, a następnie załadowanie kulek i komórek. Ostatnim krokiem procedury jest połączenie zespołu PCB ze wzmacniaczem mocy i generatorem funkcyjnym, a następnie zainicjowanie DEP. Ostatecznie można uzyskać wyniki, które pokazują separację i manipulację ogniwami i kulkami w urządzeniach mikroprzepływowych za pomocą DEP.

Ogólnie rzecz biorąc, osoby nowe w tej metodzie będą miały trudności, ponieważ zasady DEP muszą być zrozumiane przez użytkownika, aby opracować skuteczną elektrodę, która współpracuje z urządzeniem mikroprzepływowym dla pożądanej komórki lub manipulacją kulkami. Z drugiej strony, zastosowanie płytek PCB jako elektrod sprawia, że uruchamianie ogniw i kulek w urządzeniach mikroprzepływowych jest dostępne dla wielu dyscyplin naukowych. Pierwszym krokiem tej procedury jest zaprojektowanie płytki drukowanej lub elektrod PCB tak, aby miały pożądaną geometrię do generowania niejednorodnego pola elektrycznego.

Po zakończeniu projektu zamów niestandardowe chipy elektrod PCB za pośrednictwem komercyjnego zakładu produkcyjnego. Po dostarczeniu niestandardowej płytki drukowanej otwórz ją i sprawdź pod kątem tej demonstracji. Płytka PCB ma 8,4 centymetra długości i 2,1 centymetra szerokości.

Metalowe elektrody mają szerokość pięciu milimetrów. W tym przykładzie elektrody mają dwa długie metalowe paski i dwa obszary krzyżowe o długości 4,5 milimetra, w których elektrody są skrzyżowane. Te międzypalcowe obszary generują silne, niejednorodne pole elektryczne, aby utworzyć połączenie między stymulatorem a elektrodą PCB.

Umieść drut o średnicy 16 na końcu elektrody. Użyj gorącej lutownicy, aby przytrzymać drut na miejscu w metalowej części płytki drukowanej. To nagrzewa drut.

Przyłóż lut do rozgrzanego drutu i pozwól, aby niewielka ilość lutowia wpłynęła do drutu. Po napełnieniu drutu lutowiem wyjmij lutownicę, która przytrzymuje drut na miejscu, podczas gdy lut ostygnie. Powtórz proces dla drugiego połączenia elektrycznego na płytce drukowanej.

Kolejnym krokiem jest przygotowanie kanałów mikroprzepływowych o pożądanym wzorze rozgałęzień. Korzystając ze standardowych technik mikrowytwarzania, utwórz formę wzorcową, aby zdefiniować kanały za pomocą płytki krzemowej i fotorezystu SU eight. Ta forma główna ma jeden kanał wejściowy i trzy kanały docelowe.

Szerokość kanałów wynosi 100 mikrometrów, a wysokość kanałów 27 mikrometrów. Po utworzeniu formy wzorcowej wymieszaj elastomer polimetylowy LAANE lub PDMS ze środkiem utwardzającym w stosunku 10 do jednego odczekania na wagę przez pięć minut. Wlej płynny PDMS na prefabrykowaną formę główną SU eight i usuń pęcherzyki powietrza, wystawiając płynny PDMS na działanie próżni przez trzy minuty.

W razie potrzeby powtórz proces odkurzania, aby całkowicie usunąć wszystkie pęcherzyki. W razie potrzeby można użyć strumienia azotu gazowego, aby usunąć dodatkowe pęcherzyki. Utwardź PDMS w piekarniku w temperaturze 70 stopni Celsjusza przez dwie godziny.

Użyj żyletki, aby usunąć laboratorium P-D-M-S-S z kanałami mikroprzepływowymi z płytki. Uważając, aby nie rozbić płytki z przestrzenią kanału do góry. Użyj stempla do biopsji, aby wybić otwory do wprowadzenia płynów i komórek do urządzenia mikroprzepływowego. Przycinać.

Wszelki nadmiar PDMS. Sprawdź urządzenie mikroprzepływowe, aby upewnić się, że jest wolne od kurzu i zanieczyszczeń. Użyj taśmy 3M Scotch Magic do czyszczenia PDMS.

Wystawić kanały PDMS i czyste szkiełko nakrywkowe o grubości od 80 do 130 mikrometrów na działanie gazu plazmowego przez 1.5 minuty. Wyjmij laboratorium PDMS i szkiełko nakrywkowe z urządzenia do czyszczenia plazmowego na płytce Petriego w wiązaniu plazmowym, kanały mikroprzepływowe PDMS oparte na szkiełku nakrywkowym podgrzewają zespół mikroprzepływowy szkiełka nakrywkowego na płycie grzejnej ustawionej na 100 stopni Celsjusza przez co najmniej 15 minut. Ostatnim krokiem w przygotowaniu urządzenia mikroprzepływowego jest ustawienie kanałów PDMS i szkiełka nakrywkowego nad elektrodami płytki drukowanej.

Zacznij od umieszczenia około 10 mikrolitrów oleju mineralnego na płytce drukowanej. Aby zapewnić ścisły kontakt między płytką drukowaną a szkiełkiem nakrywkowym, umieść zespół kanału mikroprzepływowego szkiełka nakrywkowego na naoliwionej płytce drukowanej z szkiełkiem nakrywkowym. Stykając się z olejem, delikatnie dociśnij zespół mikroprzepływowy szkiełka nakrywkowego, aby zapewnić dobry kontakt i zminimalizować pęcherzyki powietrza, które mogą zakłócać wizualizację komórek i ściegów.

Kolejnym ważnym krokiem jest przygotowanie mieszanki pożywek o niskiej przewodności, 8,5% sacharozy i 0,3% masy glukozy do objętości w wodzie dejonizowanej. Urządzenie mikroprzepływowe jest teraz gotowe do użycia za pomocą pipety, którą w razie potrzeby należy napełnić każdy kanał mikroprzepływowy 15 do 20 mikrolitrami pożywki o niskiej przewodności. Użyj aspiracji próżniowej, aby usunąć wszelkie pęcherzyki z kanałów.

Kolejnym krokiem jest wprowadzenie badanych cząstek do urządzenia mikroprzepływowego. W tej demonstracji wykorzystuje się zawiesinę 550 kulek polistyrenowych na mikrolitr mediów o niskiej przewodności, ponieważ kulki mogą z czasem osiadać res, zawieszać kulki za pomocą mieszania. Następnie za pomocą pipety wprowadź do kanału 200 mikrolitrów zawiesiny kulek polistyrenu.

Następnym krokiem jest przygotowanie elektrod, podłączenie wyjścia generatora funkcyjnego do wejścia wzmacniacza mocy prądu przemiennego. Następnie podłącz wyjście wzmacniacza do przewodów elektrod. Zakryj wszystkie przewody elektryczne i powierzchnie zestawu taśmą izolacyjną, aby chronić użytkowników przed potencjalnym narażeniem na porażenie.

Ustaw generator funkcyjny tak, aby wytwarzał falę sinusoidalną o częstotliwości od jednego do 1,5 megaherca. Zainicjuj funkcję DEP, aby rozpocząć sortowanie komórek i koralików w tej konfiguracji. Kanał dolotowy znajduje się po prawej stronie, a trzy kanały docelowe rozdzielają się na trójwidlącym złączu.

Elektrody PCB odpowiadają czarnym paskom bez przepływu laminarnego i bez DEP. Koraliki są zasadniczo nieruchome po zainicjowaniu DEP, ale bez przepływu. Koraliki migrują w kierunku elektrod PCB i z dala od przestrzeni między elektrodami, gdy włączony jest przepływ laminarny.

Ale DEP jest wyłączony, koraliki przepływające przez kanały wlotowe są podzielone między trzy kanały docelowe. Gdy DEP jest zainicjowany i włączony jest przepływ laminarny, kulki są uruchamiane tak, aby płynęły tylko w kanale centralnym. W kolejnych filmach urządzenie mikroprzepływowe zostało obrócone nad elektrodami PCB, co spowodowało zmianę orientacji kanałów.

W odniesieniu do elektrod PCB. Kanał wlotowy, który wcześniej był prostopadły do elektrod PCB, jest teraz prawie równoległy do elektrod z włączonym przepływem laminarnym. Ale DEP z koralików wchodzi do wszystkich trzech kanałów docelowych jednakowo.

Po zainicjowaniu DEP koraliki zbliżają się do punktu trifurkacji, a siła DEP wciąga koraliki do kanału bocznego nad elektrodą. Następny zestaw rysunków na filmie pokazuje mieszaninę ludzkiego gruczolakoraka jelita grubego lub komórek HT 29 i kulek fluorescencyjnych w urządzeniu mikroprzepływowym. Na tym obrazie DIC otwarta strzałka wskazuje kierunek przepływu laminarnego, a kanały są obrysowane liniami przerywanymi.

Odblaskowe metalowe elektrody mogą być widoczne jako jasny pasek tła, mikroskopia DIC służy do obrazowania koralików podczas świecenia. Intensywność skali. Obrazy są używane, aby komórki były bardziej widoczne.

Ten rysunek jest tym samym obrazem co drugi rysunek, z wyjątkiem tego, że jest pokazany jako obraz intensywności skali poświaty, więc musi wizualizować komórki, a także koraliki. Odblaskowe metalowe elektrody są pokazane jako żółte i zielone paski na tym rysunku. W przypadku DEP koraliki wychodzą z prawego kanału, jak pokazano na obrazie DIC, podczas gdy komórki HT 29 opuszczają kanał centralny i lewy, jak pokazano na obrazie skali blasku przed zainicjowaniem DEP, Mieszany roztwór komórek i kulek przepływa z jednego kanału wlotowego do trzech oddzielnych kanałów docelowych.

Po indukcji DEP kulki i komórki są selektywnie uruchamiane do oddzielnych kanałów. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak rozpocząć wdrażanie elektroforezy tarczowej do manipulacji komórkami i kulkami w urządzeniach mikroprzepływowych.