Name: Um Kit Versátil baseado em atuação de gotículas de microfluídicas digitais para educação científica (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-04-26T13:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 46 s
Description: Aprenda a montar um kit educacional de microfluídica digital usando placas de circuito impresso de baixo custo. Este método permite manipular gotículas e realizar experimentos práticos de quimioluminescência e imagem fluorescente.

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Y. T. Y. gostaria de reconhecer o apoio de financiamento do Ministério da Ciência e Tecnologia sob os números de subvenção MOST 107-2621-M-007-001-MY3 e Universidade Nacional Tsing Hua sob o número de subvenção 109T2702E1. Mark Kurban, do Grupo Edanz (https://en-author-services.edanzgroup.com/ac), editou um rascunho deste manuscrito.

1) Montagem do kit de microfluidos digitais
<ol><li>Soldar os resistores de montagem de superfície, transistores e diodos emissores de luz na placa PCB de acordo com os esquemas na Figura 1b.</li>
	<li>Conecte a saída da placa de alimentação de alta tensão à placa PCB com componentes soldados (Figura 2 e Figura Suplementar 1).</li>
	<li>Conecte a bateria à placa de reforço de tensão para aumentar a tensão de 6 V a 12 V (Figura 2 e Figura Suplementar 1).</li>
	<li>Conecte a placa de alimentação de alta tensão à placa de reforço de tensão para aumentar a tensão de 12 V a ~230 V(Figura 2 e Figura Suplementar 1).</li>
	<li>Conecte o sensor de umidade à placa de microcontrolador. Conecte o atomizador piezo ultrassônico e a placa do motorista atomizador à placa microcontroladora(Figura 2 e Figura Suplementar 1).</li>
	<li>Coloque todo o conjunto no gabinete acrílico de dimensões 23 cm x 20,5 cm x 6 cm.</li>
	<li>Ligue o microcontrolador com o código (Código Suplementar) e use o rímetro digital para medir a tensão do eletrodo EWOD para certificar-se de que a tensão de saída é ~230 V. Ajuste o resistor variável da placa de alimentação de alta tensão, de modo que a tensão de saída seja ~230 V ( FiguraSuplementar 2).</li>
</ol>2) Preparação do isolador na matriz de eletrodos
<ol><li>Use luvas de nitrito limpas. Use uma micropipette para aplicar ~10 μL de óleo de silicone de 5 cSt na área do eletrodo e use um dedo para espalhar o óleo de silicone uniformemente na área do eletrodo. Note que o óleo de silicone serve como o enchimento entre o eletrodo e o isolador de envoltório de alimentos e para evitar qualquer airgap.</li>
	<li>Corte um pedaço de envoltório de alimentos com dimensões de aproximadamente 2,5 cm x 4 cm e coloque-o em cima do eletrodo. Use a micropipette para aplicar ~10 μL de óleo de silicone de 5 cSt na área do eletrodo e use um dedo para espalhar uniformemente o óleo de silicone. Note que o óleo de silicone serve como uma camada hidrofóbica em cima do isolador.</li>
</ol>3) Experimento de chemiluminescência baseado em luminol
<ol><li>Misture 0,25 g de luminol e 1,6 g de NaOH em 25 mL de água deionizada em um béquer com um agitador de vidro para obter uma solução.</li>
	<li>Misture 20 mL da solução da etapa anterior com 20 mL de peróxido de hidrogênio de 3%.</li>
	<li>Use uma micropipette para colocar 2-5 μL da solução luminol da etapa anterior no eletrodo alvo.</li>
	<li>Use uma micropipette para colocar 10 μL de 0,1% w/w ferricyande de potássio no eletrodo. Note que esta é a gota a ser movida para eletrowetting.</li>
	<li>Ligue o microcontrolador para mover a gota de 10 μL de ferricyanida de potássio para se fundir com o luminol.</li>
</ol>4) Experimento de imagem fluorescente
<ol><li>Corte um pedaço de fita semi-transparente com dimensões de ~1 cm x 1 cm. Coloque a fita semi-transparente entre o diodo emissor de luz excitação e os eletrodos EWOD.</li>
	<li>Conecte o filtro de vidro de cor de emissão na câmera do telefone inteligente com fita.</li>
	<li>Misture 2,5 mg de isothionato fluoresceína na solução aquosa de etanol (3% w/w).</li>
	<li>Pipeta ~10 μL da solução da etapa anterior em um dos eletrodos.</li>
	<li>Ligue o microcontrolador.</li>
	<li>Use o telefone inteligente para gravar um vídeo de atuação de gotícula.</li>
</ol>5) Experimento de atuação de gotículas de longo prazo com atomizador ultrassônico
<ol><li>Coloque 1 mL de água no atomizador ultrassônico. Observe que o código foi escrito para usar um algoritmo de feedback limiar para manter um nível de umidade acima de 90%.</li>
	<li>Coloque uma gotícula de 10 μL com uma micropipette. Ligue o microcontrolador e feche imediatamente a tampa do gabinete.</li>
	<li>Espere por ~1 h. Verifique visualmente a atuação de gotícula.</li>
</ol>

<ol><li>Convery, N., Gadegaard, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((30+years+of+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Micro+and+Nano+Engineering%22%5BJournal%5D)">30 years of microfluidics.</a> Micro and Nano Engineering. 2, 76-91 (2019).</li>
<li>Rackus, D. G., Ridel-Kruse, I. H., Pamme, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Learning+on+a+chip%3A+Microfluidics+for+formal+and+informal+science+education%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidics%22%5BJournal%5D)">Learning on a chip: Microfluidics for formal and informal science education.</a> Biomicrofluidics. 13, 041501(2019).</li>
<li>Legge, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+under+the+microscope-Lab+on+a+chip+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chemical+Education%22%5BJournal%5D)">Chemistry under the microscope-Lab on a chip technologies.</a> Journal of Chemical Education. 79, 173(2002).</li>
<li>Fintschenko, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Education%3A+a+modular+approach+to+microfluidics+in+the+teaching+laboratory%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Education: a modular approach to microfluidics in the teaching laboratory.</a> Lab On A Chip. 11, 3394(2011).</li>
<li>Mugele, F., Baret, J. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting%3A+from+basics+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matter%22%5BJournal%5D)">Electrowetting: from basics to applications.</a> Journal of Physics: Condensed Matter. 17, 705-774 (2005).</li>
<li>Lippmann, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relations+entre+les+phenomenes+electriques+et+capillary%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Chim.+Phys%22%5BJournal%5D)">Relations entre les phenomenes electriques et capillary.</a> Ann. Chim. Phys. 6, 494(1875).</li>
<li>Berge, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocapillarite+et+mouillge+de+films+isolant+par+l%27eau%5BTitle%5D)+AND+%22C.+R.+Acad.+Sci.+II%22%5BJournal%5D)">Electrocapillarite et mouillge de films isolant par l'eau.</a> C. R. Acad. Sci. II. 317, 157(1993).</li>
<li>Pollack, M. G., Fair, R. B., Shenderov, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting-based+actuation+of+liquid+droplets+for+microfluidics+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrowetting-based actuation of liquid droplets for microfluidics applications.</a> Applied Physics Letters. 77, 1725(2000).</li>
<li>Lee, J., Kim, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-tension-driven+microactuation+based+on+continuous+electrowetting%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Microelectromechanical+Systems%22%5BJournal%5D)">Surface-tension-driven microactuation based on continuous electrowetting.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 9 (2), 171(2000).</li>
<li>Choi, K., Ng, A. H. C., Fobel, R., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Analalytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Digital Microfluidics.</a> Annual Review of Analalytical Chemistry. 5, 413-440 (2012).</li>
<li>Jebrail, M. J., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Let%27s+get+digital%3A+digitizing+chemical+biology+with+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Chemical+Biology%22%5BJournal%5D)">Let's get digital: digitizing chemical biology with microfluidics.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 14, 574-581 (2000).</li>
<li>Pollack, M. G., Pamula, V. K., Srinivasan, V., Eckhardt, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2011.+Applications+of+electrowetting-based+digital+microfluidics+in+clinical+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+Review+of+Molecular+Diagnostics%22%5BJournal%5D)">2011. Applications of electrowetting-based digital microfluidics in clinical diagnostics.</a> Expert Review of Molecular Diagnostics. 11, 393-407 (2011).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+in+copper+substrates+for+digital+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping in copper substrates for digital microfluidics.</a> Advanced Materials. 19 (1), 133-137 (2007).</li>
<li>Abdelgawad, M., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-cost%2C+rapid-prototyping+of+digital+microfluidics+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluidics+and+Nanofluidics%22%5BJournal%5D)">Low-cost, rapid-prototyping of digital microfluidics devices.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 4, 349-355 (2008).</li>
<li>Fobel, R., Fobel, C., Wheeler, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DropBot%3A+an+open-source+digital+microfluidic+control+system+with+precise+control+of+electrostatic+driving+force+and+instantaneous+drop+velocity+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">DropBot: an open-source digital microfluidic control system with precise control of electrostatic driving force and instantaneous drop velocity measurement.</a> Applied Physics Letters. 102, 193513(2013).</li>
<li>Yafia, M., Ahmadi, A., Hoorfar, M., Najjaran, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-portable+smartphone+controlled+integrated+digital+microfluidic+system+in+a+3D-printed+modular+assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Micromachines%22%5BJournal%5D)">Ultra-portable smartphone controlled integrated digital microfluidic system in a 3D-printed modular assembly.</a> Micromachines. 6 (9), 1289-1305 (2015).</li>
<li>Alistar, M., Gaudenz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OpenDrop%3A+an+integrated+do-it-yourself+platform+for+personal+use+of+biochips%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineering%22%5BJournal%5D)">OpenDrop: an integrated do-it-yourself platform for personal use of biochips.</a> Bioengineering. 4 (2), 45(2017).</li>
<li>Khan, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Luminol-based+chemiluminescent+signals%3A+clinical+and+non-clinical+application+and+future+uses%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Biochemistry+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Luminol-based chemiluminescent signals: clinical and non-clinical application and future uses.</a> Applied Biochemistry and Biotechnology. 173 (2), 333-355 (2014).</li>
<li>Agresti, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh-throughput+screening+in+drop-based+microfluidics+for+directed+evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh-throughput screening in drop-based microfluidics for directed evolution.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (9), 4004-4009 (2010).</li>
<li>Microfluidics. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/">https://microfluidics.utoronto.ca/dropbot/</a> (2020).</li>
<li>Busnel, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+capillary+isoelectric+focusing+in+glycerol-water+media+with+a+view+to+hydrophobic+protein+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Evaluation of capillary isoelectric focusing in glycerol-water media with a view to hydrophobic protein applications.</a> Electrophoresis. 26, 3369-3379 (2005).</li>
<li>Chatterjee, D., Shepherd, H., Garrell, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electromechanical+model+for+actuating+liquids+in+a+two+plate+droplet+microfluidic+device%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+On+A+Chip%22%5BJournal%5D)">Electromechanical model for actuating liquids in a two plate droplet microfluidic device.</a> Lab On A Chip. 9, 1219-1229 (2009).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

O procedimento descrito aqui permite ao leitor montar e testar um sistema EWOD funcionando para atuação de gotículas e ganhar experiência prática com microfluidos. Nós intencionalmente evitamos componentes caros e amostras químicas. Atualmente, um kit pode ser construído por ~$130 com o componente mais caro sendo vidro de cor óptica para imagem fluorescente e microcontrolador, excluindo o gabinete acrílico personalizado(Tabela Suplementar 1). Por esse custo, uma capacidade de imagem fluorescente e um con...

Microfluidos é um campo altamente interdisciplinar que penteia física, química, biologia e engenharia para a manipulação de pequenos volumes de líquidos que vão de femtoliter a microliters1. A microfluidics também é um campo muito amplo e ativo; uma pesquisa da Web of Science retorna quase 20.000 publicações e ainda não há literatura suficiente e artigos de revisão sobre o uso de microfluidos como ferramenta educacional2. Existem dois artigos de revisão perspicazes, embora desatualizados por Legge e Fintschenko3,4. Legge apresenta educadores à ideia de um laboratório em um chip3. Fintschenko apontou o papel do laboratório de ensino de microfluidos na educação em Ciência Tecnologia de Engenharia matemática (STEM) e simplificou as filosofias em "ensinar microfluidos" e "usar microfluidos"4. Uma revisão mais recente de Rackus, Ridel-Kruse e Pamme em 2019 aponta que, além de ser interdisciplinar na natureza, os microfluidos também são um assunto muito prático2. A atividade prática relacionada à prática de microfluidos empresta aos alunos a aprendizagem baseada em inquéritos e a torna uma ferramenta envolvente para comunicação científica e divulgação. Os microfluidos, de fato, oferecem muito potencial para a educação científica em ambientes formais e informais e também é uma "ferramenta" ideal para entusiasmar e educar o público em geral sobre o aspecto interdisciplinar das ciências modernas.
Exemplos como dispositivos microcanais de baixo custo, microfluidos de papel e microfluidos digitais são ferramentas ideais para fins educacionais. Entre essas plataformas, faltam microfluidos digitais e relatórios revisados por pares baseados emmicrofluidos digitais. Aqui propomos usar microfluidos digitais como ferramenta educacional por diversas razões. Em primeiro lugar, os microfluidos digitais são muito distintos do paradigma baseado em microcanal, pois baseia-se na manipulação das gotículas e no uso das gotículas como microvexes discretos. Em segundo lugar, as gotículas são manipuladas em plataformas relativamente genéricas de matriz de eletrodos para que os microfluidos digitais possam ser intimamente acoplado com microeletrônicas. Os usuários podem aproveitar um conjunto estendido de componentes eletrônicos, agora altamente acessíveis para aplicativos "faça você mesmo" para interagir eletronicamente com gotículas. Assim, argumentamos que os microfluidos digitais podem permitir que os alunos experimentem esses aspectos únicos e não se abram excessivamente para se ater aos microfluidos de baixo número de reynold baseados em microcanais1.
Resumidamente, o campo dos microfluidos digitais é em grande parte baseado nos fenômenos de eletrowetting, que foi descrito pela primeira vez por Gabriel Lippmann5,6. Os recentes desenvolvimentos foram iniciados por Berge no início da década de 19907. Sua principal contribuição é a ideia de introduzir um isolador fino para separar o líquido condutor dos eletrodos metálicos para eliminar o problema da eletrólise. Essa ideia tem sido denominada como eletrowetting em dielétrica (EWOD). Posteriormente, os microfluidos digitais foram popularizados por vários pesquisadores pioneiros8,9. Agora, uma lista abrangente de aplicações, por exemplo, em diagnósticos clínicos, química e biologia, foi comprovada em microfluidos digitais10,11,12 e, portanto, muitos exemplos estão disponíveis para um ambiente educacional. Em particular, ao longo da linha de microfluidos digitais de baixo custo, faça você mesmo, Abdelgawad e Wheeler já relataram anteriormente prototipagem rápida e de baixo custo de microfluidos digitais13,14. Fobel et al., também relataram o DropBot como um sistema de controle microfluido digital de código aberto15. Yafia et al., também relataram um microfluido digital portátil baseado em peças impressas em 3D e telefone menor16. Alistar e Gaudenz também desenvolveram a plataforma OpenDrop alimentada por bateria, que é baseada no conjunto transistor de efeito de campo e na atuaçãodc 17.
Aqui, apresentamos um kit educativo de microfluidos digitais baseado em placa de circuito impresso de origem comercial (PCB) que permite ao usuário montar e ter experiência prática com microfluidos digitais(Figura 1). Taxa por serviço para criar PCB a partir de arquivos de design digital está amplamente disponível e, portanto, achamos que é uma solução viável de baixo custo para a educação, desde que os arquivos de design digital possam ser compartilhados. A escolha meticulosa de componentes e o design do sistema é feita para simplificar o processo de montagem e fazer uma interface com o intuitivo do usuário. Assim, uma configuração de uma placa é usada em vez de uma configuração de duas placas para evitar a necessidade de uma placa superior. Tanto os componentes quanto os produtos químicos de teste precisam estar facilmente disponíveis. Por exemplo, o envoltório de alimentos do supermercado é usado como isolador em nosso kit.
Para provar a viabilidade do nosso kit, sugerimos um experimento químico específico baseado na quimiomiluminescência de luminol e fornecemos o protocolo. A esperança é que a observação visual da quimiominascência possa entusiasmar e excitar os alunos. Luminol é um produto químico que exibe um brilho azul quando misturado com um agente oxidante como H2O2 e é tipicamente usado na perícia para detectar sangue18. Em nosso ambiente de laboratório, ferricyanida de potássio serve como catalisador. Luminol reage com o íon hidróxido e forma um dianion. O dianion reage posteriormente com oxigênio do peróxido de hidrogênio para formar ácido 5-aminoftálico com elétrons em um estado animado, e o relaxamento dos elétrons do estado animado para o estado terrestre resulta em fótons visíveis como uma explosão de luz azul.
Também relatamos um experimento de imagem fluorescente com um telefone inteligente para demonstrar a integração de um diodo emissor de luz (LED) como fonte de luz de excitação. Finalmente, a evaporação de gotículas é um problema em microfluidos, mas raramente está sendo tratada. (Um 1 μL de gotícula de água é perdido dentro de 1 h de um substrato aberto3.) Usamos um atomizador baseado em um transdutor piezo de alta frequência para converter água em névoa fina. Isso cria um ambiente umidificado para evitar a evaporação de gotículas e demonstra a atuação de gotícula a longo prazo (~1 h).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig01.jpg"> Figura 1: Esquemas de configuração EWOD. (a) Um microcontrolador é usado para fornecer uma sequência de controle ao eletrodo EWOD. Além disso, a umidade é controlada. (b) Esquemas de layout PCB. Eletrodos, LED para imagem fluorescente, resistor e transistores de efeito de campo (FET) são rotulados. A barra de escala de 1 cm também é mostrada. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61978/61978fig02.jpg"> Figura 2: Vista superior do kit. Placa de microcontrolador, placa de alimentação de alta tensão, PCB EWOD, sensor de umidade e atomizador são rotulados. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61978/61978fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>Invólucro de acrílico</td><td>Fornecedor</td><td></td> LOCAL <td>23cm x 20,5 cm x 6cm</td></tr><tr>Placa <td>microcontroladora</td><td>Ardunion Uno</td><td>Arduino</td><td>UNO</td></tr><tr><td>ácido acético</td> Placa de Ensaio <td>Sigma Alrich</td><td>695092-100ML</td><td></td></tr><tr><td></td><td>MCIGICM</td><td>400tie</td><td>4 cm x 7 cm, 400 Pontos Placa de Ensaio Sem Solda, um pacote de 4</td></tr><tr><td>BSP89 H6327 Infineon MOSFET&nbsp;</td><td>Mouser</td><td>726-BSP89H6327</td><td>dreno de tensão de ruptura de fonte 240V, em resistência 4.2 ohm</td></tr><tr><td>ácido cítrico</td><td>sigma Alrich</td><td>251275-100G</td><td></td></tr><tr><td>Filtro de vidro colorido</td><td>Thorlabs</td><td>FGL 530</td><td>filtro de vidro colorido para imagem fluorescente</td></tr><tr><td>DHT11 sensor de temperatura e umidade</td><td>adafruit</td><td></td><td></td></tr><tr><td>multímetro digital&nbsp;</td><td>Isômero de</td> isotiocianato de fluoresceína Fluke <td>17B</td><td></td></tr><tr><td>I</td><td>sigma Alrich</td><td>F7250-50MG</td><td>preço de 50 mg, imagem fluorescente</td></tr><tr><td>Glicerol</td><td>Sigma</td><td>Alrich G9012-500ML</td><td></td></tr><tr><td>Fonte de alimentação de alta tensão para tubo Nixe</td><td>Vaorwne</td><td>NCH6100HV</td><td>Potência máxima de alta tensão dc 235V</td></tr><tr><td>LM2596</td> tensão <td>de reforço do circuito</td><td></td><td></td> de reforço de tensão de 5V a 12 V</tr><tr><td>Luminol</td><td>Sigma Alrich</td><td>123072-5G</td><td>5 g por $110</td></tr><tr><td>Pippet</td><td>Thermal Fisher</td><td></td><td>1- 10 ul</td></tr><tr><td>Placa de circuito impresso&nbsp;</td><td>Vendedor</td><td></td> local <td>10 peças por $60</td></tr><tr><td>Embalagem plástica para alimentos</td><td>Kirkland</td><td>Stretch-tite&nbsp;</td><td>envoltório de alimentos envoltório de alimentos de plástico</td></tr><tr><td>Ferricinideo de potássio</td><td>Merck</td><td>104982</td><td>1 kg</td></tr><tr><td>1N Solução de hidróxido de potássio (1 mol/l)&nbsp;</td><td>Scharlau&nbsp;</td><td></td><td>1 litro</td></tr><tr><td>de fita de escritório transparente 3mm</td><td>3M Scotch</td><td></td><td>semitransparente, usado como difusor para sal de iluminação</td></tr><tr><td></td><td>Sal iodado</td><td></td> de grande valor <td>6 onças por US $ 7 sal de supermercado</td></tr><tr><td>Óleo de silicone (5Cst)</td> <td>Sigma Alrich</td><td>317667-250ML</td><td>camada hidrofóbica superior e camada de enchimento entre o eletrodo e</td></tr> a <tr><td>sacarose</td><td></td><td></td> <td>isolanteaçúcar de mesa&nbsp; de qualquer supermercado, 6 dólares por libra</td></tr><tr><td>LED azul de montagem superficial</td><td>oznium</td><td>3528</td><td>Oznium 20 Peças de LEDs de montagem em superfície PLCC-2, tamanho 3528 SMD SMT LED - Azul</td></tr><tr><td>Resistor de montagem superficial 180k Ohm Resistor</td> de montagem superficial <td>Balance World Inc</td><td></td><td>3mm x 6 mm 1watt</td></tr><tr><td>Resistor de montagem superficial 510Ohm</td> Resistor de polarização <td>Balance World Inc</td><td></td><td>para LED, atomizador de água 3mmx6mm 1watt</td></tr><tr><td></td><td>Grove&nbsp;</td><td></td><td>frequência de operação 100 kHz&nbsp; tensão de alimentação 5V max 2W&nbsp; O kit vem com transdutor ultrassônico</td></tr><td colspan="4">transistor de alta tensão <tr></td></tr></tbody></table>

um kit versátil baseado em atuação de gotículas de microfluídicas digitais para educação científica

A Versatile Kit Based on Digital Microfluidics Droplet Actuation for Science Education

Este artigo descreve um kit educacional baseado em microfluidos digitais. Um protocolo para experimento de chemiluminescência baseado em luminol é relatado como um exemplo específico. Também tem capacidade de imagem fluorescente e gabinete umidificado fechado baseado em um atomizador ultrassônico para evitar a evaporação. O kit pode ser montado em um curto período de tempo e com treinamento mínimo em eletrônica e solda. O kit permite que estudantes de graduação/pós-graduação e entusiastas obtenham experiência prática em microfluidos de forma intuitiva e sejam treinados para obter familiaridade com microfluidos digitais.

A atuação de gotícula é gravada com um telefone inteligente. Os resultados representativos para a quemiluminescência e a imagem fluorescente são exibidos nas Figuras 3 e Figura 4. Para o experimento de chemiluminescência, a gota de 10 μL ferricyanida é acionada para se mover e misturar com gotícula pré-depositada de 2 μL no eletrodo alvo, como mostrado na Figura 3. O período de tempo entre o moviment...

Descrevemos um kit educacional que permite aos usuários executar vários experimentos e ganhar experiência prática em microfluidos digitais.

Um Kit Versátil baseado em atuação de gotículas de microfluídicas digitais para educação científica

This paper describes an educational kit based on digital microfluidics. A protocol for luminol-based chemiluminescence experiment is reported as a ...

Apresentamos um kit educacional de microfluidos digitais baseado em uma placa de circuito impresso de origem comercial que permite ao usuário ter experiência prática com microfluidos digitais. Esta é uma solução viável e de baixo custo para a educação, desde que os arquivos de design de PCB digitais possam ser compartilhados. Propomos usar microfluidos digitais como uma ferramenta educacional porque as gotículas são manipuladas em plataformas genéricas de matrizes de eletrodos.Os usuários podem aproveitar um conjunto estendido de componentes eletrônicos agora altamente acessíveis para aplicativos "faça você mesmo" para interagir eletronicamente com as gotículas. Demonstrando o procedimento estará Yu Hao Guo, um estudante de pós-graduação do Laboratório Yang. Comece soldando os resistores de montagem de superfície, transistores e diodos emissores de luz na placa PCB.Conecte a saída da placa de alimentação de alta tensão à placa PCB com os componentes soldados. Em seguida, conecte a bateria à placa de reforço de tensão para aumentar a tensão de seis volts para 12 volts. Conecte o sensor de umidade, o atomizador piezo ultrassônico e a placa do motorista atomizador à placa de microcontrolador.Ligue o microcontrolador usando o código suplementar fornecido. Ajuste o resistor variável da placa de alta tensão e use o multimetro digital para medir a tensão do eletrodo EWOD. Use luvas de nitrito limpas e aplique 10 microliters de óleo de silicone de cinco centistoke na área do eletrodo usando uma micropipette.Espalhe o óleo uniformemente na área do eletrodo usando um dedo. Corte um pedaço de envoltório de alimentos com dimensões de 2,5 por quatro centímetros e coloque-o em cima do eletrodo. Aplique óleo de silicone na área do eletrodo usando uma micropipette e espalhe-o uniformemente.Para realizar um experimento de chemiluminescência, coloque de dois a cinco microliters de solução luminol no eletrodo alvo usando uma micropipette. Coloque 10 microlitadores de ferrocianídeo de potássio de 0,1% no eletrodo que pode ser movido como gotícula para eletrowetação. Ligue o microcontrolador para que a gota de ferrocida de potássio se funda com o luminol.Para imagens fluorescentes, corte um pedaço quadrado de fita semi-transparente e coloque-a entre a luz de excitação emitindo diodo e eletrodos EWOD. Conecte o filtro de vidro de emissão na câmera do smartphone com fita adesiva e coloque 10 microliters da solução ferrociana de potássio nos eletrodos. Grave o vídeo da atuação de gotícula usando um smartphone.Para a atuação de gotículas a longo prazo, coloque um mililitro de água no atomizador ultrassônico. Coloque uma gota de ferrocianida de potássio e ligue o microcontrolador. Em seguida, feche imediatamente a tampa do gabinete.Verifique a atuação da gotícula após uma hora. Um movimento representativo de gotículas é mostrado aqui. Para o experimento de quimiomiluminescência, a gota de ferrocianida é acionada para se mover e misturar-se com a gotícula luminol pré-depositada no eletrodo alvo em 12 segundos.Uma configuração esquemática de um LED servindo como fonte de luz para excitação, uma fita de escritório transparente semi-transparente como difusor de luz, e o filtro de emissão diretamente ligado à câmera do smartphone é mostrado aqui. A imagem fluorescente da gotícula contendo isocitonato de fluoresceína no escuro é vista como resultado da fita semi-transparente servindo como difusor para distribuir uniformemente a luz de excitação. Para um experimento de longo prazo, pode-se observar a atuação de gotícula bem sucedida.Dados de umidade representativos sob a ação de um atomizador ultrassônico são mostrados aqui. Este protocolo pode ser usado para desenvolver um kit educacional baseado em microfluidos digitais. Um experimento de chemiluminescência baseado em luminol é relatado como um exemplo específico.O kit pode ser montado em um curto período de tempo e com treinamento mínimo em eletrônica. O experimento simplificado descrito aqui pode ser estendido a outros experimentos. Por exemplo, um kit de teste de papel pode ser usado movendo a gota para o papel para ser absorvida.Um microcontrolador com circuito lógico de interface também pode ser adicionado para fornecer controle digital e programabilidade mais sofisticados. Este protocolo pode beneficiar os entusiastas não profissionais a aprender e aplicar eletrônicos para avançar ainda mais seus conhecimentos sobre o campo.

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Engenharia

Um novo sistema microfluídicos foi desenvolvido usando o fenômeno do bombeamento passivo e um usuário do sistema de entrega controlada de fluido. Este sistema microfluídicos tem potencial para ser usado em uma ampla variedade de aplicações biológicas dado o seu baixo custo, facilidade de uso, precisão volumétrica, alta velocidade, repetibilidade e automação.

High Speed ​​Delivery System Droplet-based para Passive Bombeamento em dispositivos microfluídicos

Gota plataformas baseadas microfluídicos são candidatos promissores para a experimentação de alto rendimento, uma vez que são capazes de gerar picolitros, auto-compartimentada vasos barata a taxas kHz. Através da integração com rápido, sensível e de alta resolução de fluorescência métodos espectroscópicos, a grande quantidade de informações geradas nesses sistemas podem ser eficientemente extraído, aproveitada e utilizada.

Métodos de detecção de fluorescência para as plataformas de gotículas microfluídicos

Nós desenvolvemos uma cultura de células automatizado e uma plataforma de interrogação para experiências de estimulação de células micro-escala. A plataforma oferece um controle simples, versátil e preciso para cultivar e estimular pequenas populações de células e recuperar lisados ​​para análises moleculares. A plataforma é bem adequado para os estudos que utilizam células preciosos e / ou reagentes.

A plataforma automatizada versátil para experiências de estimulação Micro escala celulares

O protocolo para fabricação e operação de dispositivos de desumidificação em campo (Field-DW) é descrito, bem como os estudos preliminares dos efeitos dos campos elétricos no conteúdo das gotículas.

Aproveitando-se de Redução Interação gota-superfície para otimizar o transporte de Bioanalytes em microfluídica Digital

Nós apresentamos um sistema de introdução de amostras de gotículas discreto para espectrometria de massas com plasma (ICPMS). Baseia-se um chip de microfluidos barato e descartável, que gera gotículas altamente monodispersas numa gama de tamanhos de 40-60 mm a frequências de 90 a 7.000 Hz.

Um chip microfluídico para ICPMS Amostra Introdução

Descrevemos um ensaio digital de ponto final para quantificar ácidos nucléicos com uma leitura simplificada (analógica). Medimos a fluorescência em massa de ensaios digitais baseados em gotículas usando uma máquina de qPCR padrão em vez de instrumentação especializada e confirmamos nossos resultados por microscopia.

Simples massa de Leitura Digital de Ácido Nucleico Quantificação Assays

Aqui, demonstramos um método de produção simples para microgotículas de água em óleo (A/S) monodispersas e controláveis por tamanho usando um dispositivo microfluídico centrífugo baseado em capilares. Este método requer apenas um pequeno volume de amostra e permite uma produção de alto rendimento. Esperamos que este método seja útil para análises bioquímicas e celulares rápidas.

Dispositivo micro centrífuga baseada capilar para a Formação tamanho controlável de Monodisperse microgotas

Sistemas de laboratório-em-um-gota reação permitem a implementação versátil de reações complexas em uma escala de microfluidic. Uma plataforma de acionamento automatizado que consiste de uma matriz 3 x 3 das bobinas electromagnéticas foi desenvolvida e utilizado com sucesso para mesclar dois 10 µ l de microreactors e, assim, iniciar uma reação enzimática em mármores do líquido resultantes.

Aquosas gotículas usadas como Microreactors enzimática e sua atuação eletromagnética

Microfluido digital à base de eletrowetting é uma técnica que utiliza uma mudança impulsionada por tensão no ângulo de contato aparente de uma gotícula de volume de microlitros para facilitar sua manipulação. Combinar isso com contas magnéticas funcionais permite a integração de múltiplas operações de unidades laboratoriais para preparação e identificação de patógenos usando Oensaio Imunosorbent ligado à enzima (ELISA).

Plataforma de Microfluidos Digitais baseada em eletrowetting para ensaio imunosorbent automatizado ligado à enzima

Este protocolo descreve como usar o sistema microbiano de cultura de microdroplet (MMC) para realizar o cultivo microbiano automatizado e a evolução adaptativa. A MMC pode cultivar e subsu cultivar microrganismos automaticamente e continuamente e monitorar on-line seu crescimento com rendimento relativamente alto e boa paraleloização, reduzindo o consumo de mão-de-obra e reagente.

Cultivo Microbiano Automatizado e Evolução Adaptativa usando Sistema de Cultura microbiana de microdroplet (MMC)

A fabricação de um dispositivo de bicamada à base de polidimetilsiloxano (PDMS) para a produção de bibliotecas combinatórias em emulsões de água em óleo (plugs) é apresentada aqui. O hardware e o software necessários para automatizar a produção de plugues são detalhados no protocolo, e a produção de uma biblioteca quantitativa de plugues fluorescentes também é demonstrada.

Dispositivo microfluídico bicamada para produção de plugue combinatório

Aprenda a montar um kit educacional de microfluídica digital usando placas de circuito impresso de baixo custo. Este método permite manipular gotículas e realizar experimentos práticos de quimioluminescência e imagem fluorescente.

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