Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Picoinjection של Microfluidic טיפות בלי אלקטרודות מתכת

Published: April 18, 2014 doi: 10.3791/50913

Summary

פיתחנו טכניקה לpicoinjecting טיפות microfluidic שאינו דורשות אלקטרודות מתכת. ככזה, מכשירים המשלבים הטכניקה שלנו הם פשוט כדי להמציא ולהשתמש.

Abstract

שיטות קיימות לpicoinjecting ריאגנטים לטיפי microfluidic דורשות אלקטרודות מתכת משולבות בשבב microfluidic. השילוב של אלקטרודות אלה מוסיף צעדים מסורבלים ומועדת לטעויות לתהליך ייצור מכשיר. אנחנו פיתחנו שיטה שמייתרת את הצרכים עבור אלקטרודות מתכת במהלך picoinjection. במקום זאת, היא משתמשת בנוזל להזרקה עצמה כאלקטרודה, מכיוון שרוב חומרים כימיים ביולוגיים מכילים אלקטרוליטים מומסים ומוליכים. על ידי ביטול את האלקטרודות, אנו להפחית את זמן ייצור מכשיר ומורכב, ולהפוך את המכשירים חזקים יותר. בנוסף, עם הגישה שלנו, את עוצמת הזריקה תלויה במתח להחיל את פתרון picoinjection; זה מאפשר לנו להתאים את עוצמת הקול שהוחדר על ידי ויסות המתח להחיל במהירות. אנו מראים כי הטכניקה שלנו היא בקנה אחד עם חומרים כימיים בשילוב תרכובות ביולוגיות משותפות, כוללים כריות, אנזימים, וחומצות גרעין.

Introduction

במיקרופלואידיקה מבוסס אגל, טיפות מימיות מיקרון בקנה המידה משמשות כ" מבחנות "לתגובות ביולוגיות. היתרון לביצוע תגובות בטיפין הזעירות הוא שכל טיפה משתמשת רק כמה pl של מגיב ו, עם מיקרופלואידיקה, יכולות להיווצר הטיפות ומעובד בשיעורי kilohertz 1. בשילוב, מאפיינים אלה מאפשרים למ' תגובות עם תאים בודדים, מולקולות חומצות גרעין, או תרכובות שיש לבצע בעניין של דקות עם μl של חומר בסך הכל.

כדי להשתמש בטיפין ליישומים כמו אלה, טכניקות דרושות להוספת כמויות מבוקרות של חומרים כימיים לטיפין; פעולות כאלה הם מקבילים pipetting לתוך מבחנות. שיטה אחת לביצוע הזה היא electrocoalescence, שבו ירידה של מגיב ממוזגת עם טיפת המטרה על ידי החלת שדה חשמלי. השדה החשמלי משבש את הסדר של מולקולות פעילי שטח בממשקים של הטיפות, inducing חוסר יציבות סרט דק ומפעיל גיבוש בתחליבים כי הם יציבים 2 בדרך אחרת. מיזוג חשמלי מושרה הוא גם ניצל בעיצוב של picoinjector, מכשיר שמזריק חומרים כימיים לטיפין שהם זורמים בעבר בערוץ 3 בלחץ. כדי להחיל את השדה החשמלי, מכשירי picoinjector לנצל אלקטרודות מתכת, אבל שילוב של אלקטרודות מתכת לתוך שבבי microfluidic הוא לעתים קרובות תהליך מורכב ומועדת לטעויות כמו חוטי נוזל ההלחמה נמצאים בסכנה בקלות על ידי בועות אוויר או אבק ופסולת אחרת בערוץ , כמו גם שברים מלחץ או כיפוף במהלך התקנת התקן.

כאן אנו מציגים שיטה לביצוע picoinjection ללא השימוש באלקטרודות מתכת, מה שהופך את הייצור פשוטים יותר וחזק יותר. כדי לעורר picoinjection, אנחנו במקום להשתמש בנוזל להזרקה עצמה כאלקטרודה, מכיוון שרוב חומרים כימיים ביולוגיים מכילים אלקטרוליטים מומסים ומוליכים. אנחנו גם להוסיף "פאראדיי מואהלא "כדי להגן על אזורים רגישים של המכשיר ולפעול כקרקע אוניברסלית (איור 1). החפיר חשמלי מבודד את הטיפות במעלה הזרם של אתר picoinjection על ידי מתן קרקע, מניעת מיזוג טיפה לא מכוון. יתרון נוסף של השיטה שלנו הוא ש נפח שהוחדר לתוך הטיפות תלויה בגודלו של המתח להחיל, שמאפשר לו להיות מותאמים על ידי כוונון האות מיושמת.

אנחנו לפברק המכשירים שלנו בפולי (dimethylsiloxane) (PDMS) תוך שימוש בטכניקות photolithographic רכים 4,5. הגישה שלנו היא בקנה אחד עם ההתקנים מפוברק בחומרים אחרים, כמו רפים, פלסטיק, ואפוקסי. יש הערוצים לגבהים ורוחב של 30 מיקרומטר, שהם אופטימליים לעבודה עם טיפות 50 מיקרומטר בקוטר (65 pl). אנחנו מציגים את חומרים כימיים דרך צינורות polyethelene (0.3/1.09 מ"מ קוטר חיצוני / פנימי) מוכנסים לתוך יציאות שנוצרו במהלך ייצור מכשיר עם 0.50 מ"מ אגרופים ביופסיה, בדומה לשיטות described בעבר 5. האיפור של נוזל ההזרקה המדויק תלוי ביישום הספציפי. הנוזל צריך להכיל רק אלקטרוליטים מומסים בריכוזים גבוהים מספיק כדי להניב מוליכות מספיק לאות החשמלי שמועבר לpicoinjector. בבדיקת ספסל, מצאנו כי ריכוזים יוניים גדולים מ10 מ"מ צריכים להספיק 6, אם כי ערך זה ומוליכות נוזל תלויות בממדי המכשיר הספציפיים ובהיקף של המתח המופעל.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. מימדי עיצוב מכשיר וטופולוגיות בהתבסס על ניסיוני צרכי השימוש בתכנון בעזרת מחשב (CAD) תוכנה

הערה: קטרי ערוץ תחליב בחרו קטנים יותר מאלה של הטיפות כדוריות. זה מאלץ את הטיפות לתוך גלילי או צורה "נקניק" ומאפשר לpicoinjection יעיל יותר. למטרות שלנו, עיצבנו 30 x 30 מיקרומטר ערוצים לטיפין שהיו 50 מיקרומטר קוטר.

  1. אתר מודל picoinjection (ים) אחרי אלה שתוארו על ידי אבטה et al. 3 עם החריג שהערוצים לאלקטרודות המתכת מוסרים, כפי שהם מיותרים.
  2. הוספת ערוצים לשמש כחפיר פאראדיי (איור 1) הפועלים בין אתר picoinjection (ים) והתחליב נגד הזרם כזה שהם להגן על הטיפות מהשדה החשמלי.
    שים לב: זה מונע מיזוג בלתי צפויה.

2. התקנים לפברק באמצעות רך Photolithטכניקות ographic

  1. ליצור מסכת photolithography שקיפות מבוססת על קובץ CAD באמצעות שירותים מסחריים קיימים.
  2. עם photomask, לרפא photoresist על פרוסות סיליקון לייצר אדון מכשיר, כפי שתואר לעיל 4.
  3. יוצקים PDMS מעורבב עם סוכן ריפוי (11:1 יחס) על מאסטר המכשיר כלול בצלחת פטרי קלקר 5 סנטימטר.
  4. הנח את ההורים עם PDMS בייבוש ואקום בערך 15 דקות כדי להסיר כל בועות אוויר.
  5. לרפא את מכשיר PDMS על ידי הצבתו בתנור 95 מעלות צלזיוס במשך שעה 1. לחלופין, PDMS ירפא ב RT אחרי 24 שעות.
  6. הסר את ההתקן על ידי חיתוך סביב ההיקף עם להב כירורגים ומתקלפים המכשיר מן האדון בזהירות.
  7. אגרוף כניסה ויציאת חורים לתוך PDMS באמצעות אגרוף ביופסיה 0.5 מ"מ.
  8. אג"ח המכשיר לשקופית הזכוכית מיקרוסקופ באמצעות ונדר פלזמה 4.

3. הכן את לחץ אווירמשאבת בקרה לחצי מאגר המכיל נוזלים

  1. שנה את תפוקת המשאבה כך שיציאות אוויר דחוסים דרך באורך של 2.7 מ"מ צינורות פוליאתילן בקוטר פנימי.
  2. לבנות אותו כך שהצינור מסתיים בקצה מזרק luer נעילה על ידי התאמת לומן על הפטמה בחלקו האחורי של luer נעילה.
  3. לאטום על ידי מילוי החלל שבין אשכולות luer נעילה והצינורות עם אפוקסי.
  4. צרף מחט 27.5 G.

4. הכן אמולסיה Monodisperse של מימיות טיפות (מים בשמן) מושעה בשמן נשא Fluorinated אינרטי עם 2% (wt / wt) מומסת ביולוגית 7 פעילי שטח

חומרים כימיים מסוימים הכלולים בטיפין אלה תלויים ביישום

  1. כהכנה לreinjection, טען את התחליב לתוך מזרק 1 מיליליטר עם מחט G 27.5.
  2. אבטח את המזרק במשאבת מזרק ולכוון את המשאבה בצורה אנכית (מחט כלפי מעלה).
    פתק: נטייה זו גורמת לטיפין לארוז בשכבה מעל השמן נשא. כאשר המשאבה הוא התחילה, הטיפות יהיו דחף מהמזרק בכל חלק בנפח גבוה על ידי שכבת הנפט מתחתיהם.

5. הכן ריאגנטים למבוא לשבב microfluidic

  1. אגרוף שלושה חורים 0.5 מ"מ לתוך הכובע של צינור צנטריפוגות 15 מיליליטר (כל מיכל עם מכסה בורג יספיק) באמצעות ביופסיה, מחט, או מקדחה.
  2. הכנס האלקטרודה 0.5 מ"מ קוטר תיל ואורך סנטימטר ~ 20 של PE-2 צינורות באמצעות שני החורים כך שהם מגיעים לתחתית של תחתית.
  3. בחור שנותר, חוט ~ 2.5 סנטימטר באורך סנטימטר ~ 20 של צינורות PE כזה שהוא ינוח מעל למפלס הנוזל.
  4. לאטום כל פערים בחלק העליון של הכובע עם אפוקסי נרפא-UV.
  5. מלא את הצינור עם נוזל picoinjection וברגים בכובע.
  6. חברו את היציאה ממשאבת האוויר ובקרת לחץ לאורך הקצר של צינורות על ידי הוספהing את המחט לתוך לומן. המחט צריכה להתאים בנוחות.
  7. ממלאי מזרק 1 מיליליטר עם 1 M NaCl לשמש כחפיר פאראדיי.
  8. חבר מחט G 27.5 ולאבטח את המזרק במשאבת מזרק.
  9. מלא עוד מזרק 1 מיליליטר עם השמן נשא / spacer, להתחבר מחט G 27.5, ולאבטח אותו במשאבת מזרק.

6. הכן את מכשיר microfluidic לPicoinjection

  1. חבר את צינורות פלט (אורך זמן רב יותר) מיכל הזרקת הנוזל לנמל הכניסה של נוזל picoinjection על שבב microfluidic.
  2. חבר את המזרק המכיל את M NaCl 1 לנמל הכניסה לחפיר פאראדיי על שבב microfluidic עם אורך של צינור PE.
  3. חבר את המזרק המכיל את השמן נשא לנמל הכניסה של שבב microfluidic עם אורך של צינור PE.
  4. הכנס צינור PE ליציאה לשקע תחליב על שבב microfluidic. צינורות צריכים לסיים בכלי אוסף אמולסיה, ולאמלי צינור צנטריפוגות 1.5 מיליליטר.
  5. הכנס צינור PE ליציאת הפורקן לחפיר פאראדיי על שבב microfluidic. צינורות צריכים לסיים שבאינם מנהלים ומכל חשמליים מבודד כדי למנוע קצר חשמלי.
  6. חברו את היציאה של מגבר מתח גבוה (HV) באמצעות קליפ תנין למתכת האלקטרודה שקועה בנוזל picoinjection.
  7. חבר את האלקטרודה הקרקע של מגבר HV באמצעות קליפ תנין למתכת של מחט המזרק המכילה את M NaCl 1.

7. להשרות ריאגנטים לתוך השבב microfluidic

  1. להציג את M NaCl 1 (פאראדיי החפיר) למכשיר בשיעור של 100 μl / שעה.
  2. להציג את תחליב אגל ושמן נשא במחירים מתאימים למידות המכשיר. למכשיר ההדגמה שלנו, אנחנו מציגים את הטיפות ונפט ב200 ו400 μl / שעה, בהתאמה. ספיקות צריכה לאפשר הטיפות לעבור picoinjector במרווחים זמן קבוע המופרדיםעל ידי פער של שמן נשא.
  3. התאם את הלחץ המופעל על נוזל picoinjection כך שלחץ הנוזל בפתח picoinjection נמצא בשיווי משקל מכאני עם ערוץ רביב.
    הערה: בלחץ הזה (לחץ Laplace), נוזל ההזרקה צריך לבלוט לתוך תעלת אגל בלי ניצנים ומיוצרים טיפות משלו (איור 2). בספיקות אלה שתוארו לעיל, אנו מיישמים את לחץ של ~ 13 psi לנוזל ההזרקה כדי להשיג שיווי משקל באזור הזריקה.

8. בגין Picoinjection

  1. כמו טיפות עוברות את פתח ההזרקה, להחיל 0-10 V, 10 kHz, אות AC מוגבר 1,000 x על ידי HV-המגבר (איור 3).
  2. לווסת את עוצמת הזריקה על ידי שינוי את המשרעת של המתח המופעל.
    הערה: מתח גבוה צריך לאפשר לנוזל יותר להיות הציג לטיפין. בבדיקה שלנו, שאנו רואים זריקה יציבה ועקבית במתח להיותtween 100 ו3,000 V משתמש בפתרוני הזרקה של NaCl החל 10-500 מ"מ (איור 4).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

תמונות מיקרוסקופיות שנלקחו בתערוכת אתר picoinjection שחשמול של נוזל picoinjection הוא מספיק כדי לעורר הזרקה (איור 2). הנפח המוזרק יכול להיות נשלט על ידי ויסות המשרעת של המתח להחיל, עם מתחים גבוהים יותר ומאפשרים לכרכי הזרקה גבוהים יותר. אנו נצייר את עוצמת הזריקה לעומת סדר הגודל של המתח להחיל במשך שלוש molarities נציג של הזרקת נוזל ב( איור 3). כדי להדגים את המהירות בשיטה שלנו, באופן סלקטיבי מוזרקים טיפות חולפות באתר ההזרקה בהתאם לנוכחות או ההיעדרות של צבע פלואורסצנטי (סרט 1). טיפות להעביר את מזרק ב200 הרץ, אם כי שיעורים גבוהים ככל 10 קילוהרץ הם ​​אפשריים, בהתאם ליכולות של מנגנון 3 זיהוי טיפה.

אנו מייחסים את התלות של נפח הזרקה במתח להחיל את העובדה כי כטיפין מתקרבות ועוברות picoinjectפתח יון, עובי שכבת השמן המפריד בין ממשק הטיפה מהבליטה באזור הזריקה מקטין 8. מתח הסף לחוסר יציבות סרט דק מושרה חשמלי פרופורציונלי לעובי של שכבה זו 9,10. לכן, כטיפין להתקרב picoinjector, הרגע של גיבוש תלוי בגודלו של השדה החשמלי. עם המתח גבוה יותר יאפשר לגיבוש קודם לכן בין אגל והזרקת הנוזל, גורם למשכי זמן הזרקה ארוכים יותר. בגלל נפח ההזרקה תלוי במשך ההזרקה, לכן גם תלוי במתח מיושם.

פתרונות יוניים molarity נמוכים יותר בקלות להחליש את האות שיושמה ולהפחית את עוצמת שדה החשמלית באזור ההזרקה בהשוואה לפתרונות מרוכזים יותר. כתוצאה מכך, נוזלי הזרקה עם molarities התחתון של יונים מומסים דורשים עם מתח גבוה יותר כדי להשיג את אותו כרכי הזרקה. יחסים זוירך מודגמת עבור מגוון של molarities היוני ומיושמת מתחים בHeatmap 2D (איור 4).

איור 1
התקנת מכשיר איור 1. יסוד. טיפות, שמן נשא, ו1M NaCl הם הציגו למכשיר באמצעות משאבות מזרק. הטיפות צפופות מחולקת באופן שווה באמצעות גיאומטריה זרימת פוקוס בסיסית. כטיפין להעביר את אתר picoinjection, שדה חשמלי שנוצר על ידי יישום אות AC לאלקטרודה שהוכנסה במכל picoinjection הנוזל (המסומן באדום). השדה החשמלי מאפשר גיבוש בין הטיפות החולפות וpicoinjection הנוזל. טיפות במעלה הזרם של הזריקה הם מוגנים מפני השדה החשמלי על ידי חפיר פאראדיי - ערוץ 1 M NaCl (כל פתרון היוני הגבוה molarity צריך להספיק) בהמשךלפעול עם אלקטרודה הקרקע של מגבר HV (המסומן בשחור). ניתן לשנות מידות מכשיר לפי צורך; למטרות שלנו, עיצבנו 30 x 30 מיקרומטר ערוצים (רק נגד הזרם של אתר הזרקה) לטיפין שהיו 50 מיקרומטר קוטר.

איור 2
איור 2. תמונות מיקרוסקופ שדה בהירות של אתר picoinjection. בהיעדר שדה חשמלי (), מולקולות פעילי שטח למנוע התקבצות במקום ההזרקה וגבול ברור גלוי בממשק שהאגל / הזרקת הנוזל. על פי בקשה של V אות AC 10 קילוהרץ 250, הגבול נעלם ומגיב מוזרק כעובר אגל (ב '). להדמיה, הזרקת נוזל כבר בצבע עם 2 מ"ג / מיליליטר של צבע הכחול bromophenol. fr איור שפורסם מחדשאום 6 באישור של החברה המלכותית לכימיה (RSC)

איור 3
איור 3. נתונים הממחישים את הקשר שבין מתח המיושם ולהגדיל את נפח שבריר (Vf) של טיפות לאחר הזרקה ל() 100 מ"מ, (ב) 50 מ"מ, ונוזלי הזרקה (C) 25 מ"מ (NaCl). שדות חשמליים חזקים יותר בקלות קרע ממשקי שמן / מים ומאפשרים הזרקה על אורך גדול יותר של הטיפות החולפות - זה מוביל לנפחי הזרקה גדולים יותר. molarities הגבוה של אלקטרוליטים מומסים להגדיל את המוליכות של תמיסת ההזרקה, ייצור שדות חשמליים חזקים יותר באזור הזריקה למתח נתון, מה שמוביל לנפחי הזרקה מוגברות. ברים שגיאה מייצגים סטיית תקן 1 לכל כיוון ו> 1,200 טיפות שנדגמו בכל נקודה. קווים המחברים נקודות נתונים לעשותלא מייצג את כל עקומה בכושר או מודל תיאורטי מחושב. טיפת נפח נמדד על ידי מערכת גילוי הקרינה שתוארה ב6. הוצאה מחדש איור מ6 באישור של החברה המלכותית לכימיה (RSC). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
.. איור 4 מפת החום מציגה נפח הזרקה כפונקציה של מתח מיושם וmolarity של NaCl מומס בנוזל הזרקת נפח ההזרקה ניתן להתאים בטווח של 0-36 pl עם רזולוציה של ~ 2.6 pl (4% Vf ) עם מרווחים של 100V של האות מיושמת. הכרכים המוזרקים הגדולים ביותר הושגו ב3,000 V ו100 מ"מ נוזל. Increasiשדה חשמלי ng מעל זה מאפשר לחשמלי, גורם לטיפין כדי ליצור באופן ספונטני בpicoinjector, להשפיע לרעה על יעילות הזרקה ועקביות. חיצים / קרציות מצביעה על נקודות נתונים. הוצאה מחדש איור מ6 באישור של החברה המלכותית לכימיה (RSC)

סרט 1. מד מהירות גבוהה מפגין מיתוג סלקטיבית של picoinjector. טיפות המכילות רק IR-783 צבע פלואורסצנטי (2 מ"ג / מיליליטר) מוזרקות עם מגיב (500 מ"מ NaCl).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הקשר בין נפח הזרקה ומתח להחיל תלוי בגורמים רבים, כולל מידות מכשיר, אורכו של הצינור שנשא את נוזל picoinjection למכשיר, molarity של picoinjection נוזלים, ואת המהירות של הטיפות כשהם עוברים הם מזרק. מסיבה זו אנו ממליצים כי יחסי נפח / מתח להתאפיין לפני כל ריצה של picoinjection על ידי מדידת נפחי הזרקה בקצות טווחי העבודה של מתח וmolarity. בנוסף, במתח וmolarities נוזל ההזרקה גבוהים יותר שאנו רואים תופעה שבה נוזל picoinjection הוא כבר לא החזיק בשיווי המשקל בפתח ההזרקה, אך במקום זאת ניצנים ומיוצרים טיפות קטנות בערוץ הזרימה. אנו מייחסים התנהגות זו לחשמלית, שבו השלב המימית באופן חלקי מרטיב ערוצים הידרופובי, גורמים לו לזחול החוצה מהפתח ולערוץ הזרימה 11. אם חוסר היציבות הזה מתרחש לפני רצוינפח הזרקה מושגת, לשקול הפחתת זרימת אגל השיעור כשהם עוברים הזרקה וצמצום ערוץ הטיפה להגדיל את משך הזרקה.

בנוסף לייעול הייצור של מכשירים במידה ניכרת, בטכניקה זו צריכה גם לפשט את ביצועם של משטרי תגובה יותר מורכבים וקומבינטורית. לדוגמא, ביצוע picoinjections מרובה עם הטכניקה שלנו דורש רק הוספת ערוצי picoinjection באתרים הרצויים של הזרקה. בניגוד לכך, שיטות קודמות דורשות ערוצי picoinjection ואלקטרודות נלוות מתכת להיכלל בכל האתרים. יתר על כן, גישות קודמות לווסת את עוצמת זריקה לאט יחסית על ידי שינוי לחץ הזרקה או מהירות טיפה. עם הגישה שלנו, נפח הזרקה יכול להיות מותאם באופן אלקטרוני בקצב מהיר יותר מאשר בשיעורי הירידה הגבוהים ביותר שדווחו (ראה גילוי). זה מאפשר ביצוע של מבחני מורכבים יותר, עם נפחי הזרקה מותאמים לקונדי הספציפיתtions בתוך כל microdrop. נורמליזציה והזרקה של חומרים כימיים לאוכלוסיות אגל polydisperse, למשל, תחייב קביעת כרכי הזרקה ב-the-fly.

טכניקה זו פותחה והוכיחה לעבוד במכשירי ניצול picoinjection לתגובות רב שלבים ביולוגיים כגון PCR הדיגיטלי ומבחני גנוטיפ 12. עם זאת, עם שינוי קטן או לא לפרוטוקול, הטכניקה צריכה להיות בשימוש לכל תוספת של חומרים כימיים הדורש הנסיין לטיפין לכל יישומים ביולוגיים, כימיים או תעשייתיים - כל עוד נוזל ההזרקה מכיל מינים יוניים מומסים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

אנחנו לא מבינים באופן מלא מנגנון פיזי מדויק מאחורי הקשר בין המתח להחיל ונפח הזרקה שנצפה בניסויים שלנו. האינטרסים של המעבדה ובאזורים רלוונטיים של מומחיות אינם מתאימים היטב לרודף השאלה המתמשכת הזה. אנו מעודדים את אלה עם יותר פיסיקה וחוש הנדסה כדי לחקור את התופעה הזאת.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה על ידי המחלקה להנדסה ביוטכנולוגיה והמדעים טיפוליים בקליפורניה בסן פרנסיסקו, קליפורניה המכון לכמותית Biosciences (QB3), ופרס גאפ גישור מקרן רוג'רס המשפחה.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1 ml Luer-Lok™ syringes BD Medical 309628
LocTite UV-cured adhesive Henkel 35241
PE-2 tubing Scientific Commodities BB31695-PE/2
Novec HFE-7500 3M 98-0212-2928-5
NaCl Sigma Aldrich S9888
1.5 ml centrifuge tubes Eppendorf 22363531
BD Falcon 15 ml tube BD Biosciences 352097
Air pressure control pump Control Air Inc. We recommend one under the control of DAQ and control software
Syringe pumps New Era Must be capable of holding 1 ml syringes and flowing at rates as low as 100 μl/hr
HV-amplfier Must be capable of 1,000x amplification of signals between 0.01 and 10 V
Plasma bonder/cleaner Harrick Plasma
3” silicon wafers Sigma Aldrich 647535
PDMS Dow Corning Sylgard 184 with curing agent should be included
SU-8 photoresist MicroChem Viscocity depends on device dimensions

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kritikou, E. It's cheaper in the Picolab. Nat. Rev. Genet. 6 (9), (2005).
  2. Ahn, K., Agresti, J., Chong, H., Marquez, M., Weitz, D. A. Electrocoalescence of drops synchronized by size-dependent flow in microfluidic channels. Appl. Phys. Lett. 88 (26), (2006).
  3. Abate, A. R., Hung, T., Mary, P., Agresti, J. J., Weitz, D. A. High-throughput injection with microfluidics using picoinjectors. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 107, 19163-19166 (2010).
  4. Harris, J., et al. Fabrication of a microfluidic device for the compartmentalization of neuron soma and axons. J. Vis. Exp. (7), (2007).
  5. Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J., Whitesides, G. M. Rapid prototyping of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane). Anal. Chem. 70 (23), 4974-4984 (1998).
  6. O'Donovan, B., Eastburn, D. J., Abate, A. R. Electrode-free picoinjection of microfluidic drops. Lab on a Chip. 12 (20), 4029-4032 (2012).
  7. Holtze, C., et al. Biocompatible surfactants for water-in-fluorocarbon emulsions. Lab on a Chip. 8 (10), 1632-1639 (2008).
  8. Chung, C., Lee, M., Char, K., Ahn, K., Lee, S. Droplet dynamics passing through obstructions in confined microchannel flow. Microfluid. Nanofluid. 9, 1151-1163 (2010).
  9. Herminghaus, S. Dynamical instability of thin liquid films between conducting media. Phys. Rev. Lett. 83 (12), 2359-2361 (1999).
  10. Priest, C., Herminghaus, S., Seemann, R. Controlled electrocoalescence in microfluidics: Targeting a single lamella. Appl. Phys. Lett. 89 (13), 134101-134103 (2006).
  11. Florent, M., Siva, A. V., Hao, G., Dirk, E., Frieder, M. Electrowetting-controlled droplet generation in a microfluidic flow-focusing device. J. Phys: Condens. Matter. 19 (46), (2007).
  12. Eastburn, D. J., Sciambi, A., Abate, A. R. Picoinjection enables digital detection of RNA with droplet rt-PCR. PLoS ONE. 8 (4), (2013).

Tags

ההנדסה ביוטכנולוגיה גיליון 86 מיקרופלואידיקה רביב picoinjection מעבדה על שבב אלקטרודות microfabrication
Picoinjection של Microfluidic טיפות בלי אלקטרודות מתכת
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

O'Donovan, B., Tran, T., Sciambi,More

O'Donovan, B., Tran, T., Sciambi, A., Abate, A. Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes. J. Vis. Exp. (86), e50913, doi:10.3791/50913 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter