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Bioengineering

ラベルフリーDNAハイブリダイゼーション分析のためのマイクロ流体ベースの電気化学バイオチップ

Published: September 10, 2014 doi: 10.3791/51797

Summary

私たちは、DNAハイブリダイゼーション検出のためのマイクロ流体ベースの電気化学バイオチップを提供する。のssDNAプローブ官能化に続いて、特異性、感度、および検出限界は、相補的および非相補的なssDNA標的と研究されている。結果は、3.8 nMでの検出限界で、電気化学システム上のDNAハイブリダイゼーション事象の影響を例示する。

Abstract

マイクロスケールに分析ベンチトップ手順の小型化、反応時間、コスト、及び前処理ステップの統合に関して有意な利点を提供する。それはポイント·オブ·ケア各種疾患のバイオマーカーでのリアルタイム評価のための技術を提供するためのDNAハイブリダイゼーション事象の解析に向けて、これらのデバイスを利用することが重要です。しかし、デバイスのフットプリントは、さまざまな物理現象の増加優位性を低下させる。これらの現象は、加工精度や装置の動作信頼性に影響を与える。したがって、正確な全体的なパフォーマンスを改善するために、再現可能な方法でこれらのデバイスを製造し操作する大きな必要性がある。ここでは、プロトコルおよび製造およびDNAハイブリダイゼーション事象の正確な分析のためのマイクロ流体ベースの電気化学バイオチップの動作に用いられる方法を記載する。バイオチップは2つの部分から構成されています。マイクロ流体チップを搭載した3ポリジメチルシロキサン(PDMS)からなる平行マイクロチャネル、及び3×3配列の電気化学的マイクロチップ。 DNAハイブリダイゼーション事象は、電気化学インピーダンス分光法(EIS)分析を用いて検出される。 EISの分析は、これらの長さスケールでの支配的な電気化学システムのプロパティの監視のバリエーションを可能にします。バイオセンサーの両方の電荷移動と拡散抵抗の変化をモニターする能力によって、私達は20分以下、相補鎖DNA標的に対する選択性は3.8 nMでの計算された検出限界、および他の非相補的ssDNAを13%の交差反応性を実証インキュベーション。この方法は、マイクロスケールの領域における拡散の挙動に解明することによって、およびDNAハイブリダイゼーション事象の研究を可能にすることによって、小型化デバイスの性能を向上させることができる。

Introduction

マイクロ流体ラボ·オン·チップ(LOC)のデバイスは、臨床診断、環境モニタリングおよび生物医学研究に多くの利点を提供する。これらのデバイスは、処置の多様な試薬の混 ​​合、結合ベースの親和性、シグナル伝達、および細胞培養を含む1-4に行うことができるチップの領域に流体の流れを制御するためのマイクロ流体チャネルを利用する。マイクロフルイディクスは、マイクロウェルプレートリーダーまたは電気泳動ゲルシフトアッセイのような従来の臨床診断ツールに比べて多くの利点を提供します。マイクロ流体デバイスは、同様のアッセイを実行するために大きさの2から3桁(マイクロリットルとは対照的にナノリットル)より少ない試薬を必要とします。また、これらのデバイスは、いくつかの生物学的事象は、チャネル5,6内の種の小さい閉じ込めに起因し発生することにより、速度を増加させることができる。第三に、センサは、無標識de​​tectioを提供することができるリソグラフィ及びエッチング技術を用いて、マイクロ流体デバイス内に統合することができる。nは。最後に、これらのデバイスは製造が安価であり、7〜10を動作させるために、技術者の一部にはほとんどの作業を必要とします。

ラベルフリー検出は、典型的には、光学的または電気的変換器を用いて行われる。光デバイスが原因サンプル中の分析でより低い干渉により良いセンシング性能を提示することができます。それにもかかわらず、その性能は、サンプルのバックグラウンドは、センサ11と同じ共振波長を有する場合において損なわれる。マイクロ流体システムにおいて生物学的および化学的検出を行うために電気信号を使用することには多くの利点がある。これらのセンサは、一般的にのみ作動するようにパターニングされた電極を必要とするため製造が本質的にあまり複雑である。他の信号のモダリティは、信号12-15に変換するための変換器が必要になることがありながら、また、電気信号は、直接、ほとんどの測定機器とインターフェースすることができます。電気センサーは、一般的にimpedancの変化を測定電子16,17、容量18、またはレドックス活性が19。これらのシステムは小型化されるが、新たな課題が提示される。克服すべき最も重要な課題は、(低いサンプル体積及びレイノルズ数に対する)流体の試料調製、混合、(建設資材と分析物との間の毛管力、表面粗さ、化学的相互作用を含む)の物理的及び化学的効果、低い信号 - を20-23、複雑な生物学的サンプル( 例えば 、血液および唾液)における電気活性分析物からの潜在的な干渉(縮小表面積および体積によって生成される)信号対雑音比。これらの効果の詳しい調査の結果、彼らの全体的なパフォーマンスを改善だろ再現可能な方法で、これらのデバイスの正確な製造および操作のためのガイドラインになります。

DNAハイブリダイゼーションの検出は、遺伝性疾患24,25とCANCのさまざまな形態を診断するために広く使用されているえー26。毎年、インフルエンザの複数の株は、DNAハイブリダイゼーション技術27からの結果を使用している患者において同定される。インフルエンザウイルスは、米国だけで28人が死亡、毎年36,000を占めています。このような例としては、感度または特異性を犠牲にすることなく低いサンプル体積とし、わずかなコストでプレートリーダーまたはゲルシフトアッセイと同じアッセイ技術を実行することができるベンチトップマイクロ流体デバイスから利益を得ることができる。によるラベルフリー電気化学センシングの多くの利点には、DNAハイブリダイゼーション事象29,30の検出のために広く使用されている。 (ミリメートルの範囲内)マクロスケール電極が関心の溶液ビーカー中に浸漬されている設定は、それらの一致する相補的配列への一本鎖DNA配列の結合キネティクスに関する非常に機密性の高いデータを提供するために使用することができる。最近では、MICR電気化学センシングを組み込んでも数少ない進歩があったDNAハイブリダイゼーションのためのofluidics。研究は、ハイブリダイゼーション動力学31とマイクロ流体チャネルにおける検出するためのセンサ15の統合に関して行われてきた。しかし、依然として複雑な試料調製工程なしで並列にDNAハイブリダイゼーション事象を分析することができる迅速なハイスループットマイクロ流体装置の必要性が存在する。

この研究で提示デバイスは、複数の相互作用が並行して、複雑な試料調製工程なしでスクリーニングされるのを可能にするプラットフォームを提供する。私たちのプロトコルは、電気化学バイオチップは、微小電気機械システム(MEMS)技術32,33で微細加工されているかを、マイクロ流体ベースの紹介。私たちは、ポリジメチルシロキサン(PDMS)製のマイクロ流体チップ、および電極のアレイで構成される電気化学チップ、両方の製造プロセスを説明する。一本鎖DNAプローブを用いたバイオチップの化学的機能も対処される。最後に、ABIL具体的なssDNA標的を検出および分析するためのバイオセンサーのITYが実証される。全体的に、マイクロ流体ベースの電気化学バイオチップは、迅速かつハイスループット分析技術である。これは、生物学的分子と導電性の変換器間の相互作用を調査するために使用することができ、ラボオンチップ、さまざまな用途に利用することができる。

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Protocol

マイクロ流体チップの微細加工1。

  1. 電気化学チップを準備する
    1. 柄ゴールド電極
      1. アセトン、メタノール、及びイソプロパノール(「AMI」クリーン)ブランク4インチシリコンウェハ(プライムグレードの品質)をすすぐ。 N 2銃で乾燥させ、脱イオン水(DI)で、ウェハからイソプロパノールを洗い流す。
      2. プラズマ強化化学蒸着(PECVD)ツールを使用して厚さ1μmのSiO 2パッシベーション層を成長させる。 DCスパッタツールでの金の2000オングストロームの厚さの層に続いて、クロムの200オングストロームの厚さの層を堆積させる。
      3. スピン "PR1"ポジ型フォトレジスト(スピニングパラメータ:3000回転、1000回転/秒、30秒)は、1.6μmの厚さの均一なフィルム〜を作成します。ホットプレート上で100℃で1分間、ウェーハプリベーク。
      4. 190 MJ /フォトマスクを介して405nmの波長でのcm 2のウェハを公開します。 352 devに30秒間ウェハを開発するDIを有するウェハおよびN 2銃で乾燥をeloperとすすぎます。
      5. 1.5分間の金エッチング液で金をエッチングする。 〜30秒間クロムエッチング液でクロムをエッチングする。 DIを有するウェーハをすすぎ、N 2銃で乾燥。
      6. 「AMI」きれいな手順でフォトレジストを除去。
        注:強い酸化剤および潜在的に爆発。
      7. 1 H 2 SO 4:4:4でウェハをクリーニングし、H 2 O 2混合物( "ピラニア"クリーン)を1分間。 DIを有するウェーハをすすぎ、N 2銃で乾燥。
    2. パターンプラチナ電極
      1. スピン「PR2」ポジ型フォトレジスト(スピニングパラメータ:3000回転、1000回転/秒、30秒)は、1.4ミクロンの厚さの均一なフィルム〜を作成します。ホットプレート上で100℃で1分間、ウェーハプリベーク。
      2. フォトマスクを介して405nmの波長では30mJ / cm 2のウエハを露光する。ホットプレート上で125℃で45秒間ウェハを焼く。洪水公開するを1000mJ /フォトマスクなしで405nmの波長でのcm 2のウエハ。 6の2分間、ウェーハを開発する:1 AZ400K開発者およびDIを有するウェーハをリンスし、N 2銃で乾燥。
      3. 電子ビーム蒸着装置を用いて、白金を1,600オングストロームの厚さの層に続いてチタンの400オングストロームの厚さの層を堆積させる。
      4. アセトンとイソプロパノールですすぎ、続いて5分間超音波アセトン浴中にフォトレジストをオフに持ち上げます。 DIを有するウェーハをすすぎ、N 2銃で乾燥。
  2. アッセイチャネルを準備
    1. アッセイチャネル用の金型を準備する
      1. 「AMI」きれいな手順で空白の4インチシリコンウェハ(テストグレードの品質)をすすぐ。 DIとウェハからイソプロパノールをすすぎ、N 2銃で乾燥させた。
      2. スピン「PR3」ネガ型フォトレジスト(2段階の回転パラメータ:ステップ1 - 600回転、120回転/秒、10秒2のステップ - 1150 rpmで383回転/秒、〜100μmの厚さの均一な膜を作成するための27秒)。ホットプレート上のウエハ(2段階のベーキングパラメータプリベーク:ステップ1 - 300℃/ hrで65℃まで室温から立ち上げ、10分間温度を保持するステップ2 - 95℃まで上昇します。 300℃/時間で30分間温度を保持する)。
      3. 2,500 MJ /フォトマスクを介して405nmの波長でのcm 2のウェハを公開します。ポストベークウェハ300℃/ hrで95℃まで上昇させると、ホットプレート上で10分間温度を保持することによって。プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、開発中で10分間、ウェーハを開発する。イソプロパノールでウェーハを洗浄し、そしてN 2銃で乾燥。
    2. アッセイチャネルを製作
      1. 20分間の真空チャンバ内に1ポリジメチルシロキサン(PDMS)混合物(エラストマーを20g、硬化剤の2g)および完全に脱ガス:10を準備する。
      2. アルミホイルでモールドウエハの周囲のエンクロージャを定義して、ゆっくりと未硬化PDMSを注ぐ金型の上。
      3. 箱型炉内のPDMSを有する型焼く(2段階のベーキングパラメータ:ステップ1 - 5分で80℃、室温からランプアップステップ2 - 17分間80℃で保持)。
      4. アルミ箔上のカビや場所からピール離れてPDMS。外科医ナイフでアッセイチップをカットし、生検パンチツールで穴を定義します。

2デバイスを組み立てる

  1. 手動での電気化学チップ上の作用電極とPDMSアッセイチャンネルを合わせます。 PDMSはチャネルを密閉し、漏出を防ぐ、電気化学チップによく付着する。
  2. プラスチック肘やストレートコネクタアダプタ(OD 0.1875 'とID 0.0625' ')として、短いフレキシブルチューブを使用してフレキシブルチューブ(外径0.087'とID 0.015を '')を接続します。デバイスの穴パンチの入口のそれぞれにコネクタを接続します。
  3. のもう一方の端にシリンジを接続しますチューブとシリンジポンプにシリンジを配置します。交互にセクション3の必要な手順のステップとそれに対応する解決策に従った注射器のセット、チューブ、コネクタを変更してください。

3 DNAハイブリダイゼーションを分析

注:チャネル全体が満たされるまでに200μl/時の流量で流路にゆっくりと各ソリューションを紹介。

  1. 別の一本鎖DNAプローブ配列を持つ各垂直マイクロチャネルを機能化(3つの別個の垂直マイクロチャンネルを並列に実行します):
    1. それぞれ異なるssDNAのプローブインキュベーション溶液でマイクロチャネルを埋める(10 mMリン酸緩衝液、100mMのNaCl、10μMのトリス(2 - カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、および1μMのプローブのssDNA)、およびマイクロチャネルをすすぎ、続いて1時間インキュベートPBSで。
    2. 10mMのPBS緩衝液中に6 - メルカプト-1 - ヘキサノール(MCH)の1mMのを含む溶液でマイクロチャネルを充填し、100mMのNaClおよび1.395 mMのTCEP、及びincuPBSでマイクロチャネルをリンスし1時間譲り。
  2. 、PDMSを持ち上げ水平方向に90°回転し、独特のカウンターと基準電極(図S1)を含む各行に反応室の個別の行を公開するダウン置く。
  3. 4倍の対照測定溶液でマイクロチャネルを充填し、生理食塩水クエン酸ナトリウム(SSC)緩衝液を濃縮し、20分間インキュベートする。
  4. バックグラウンド測定は;(作業、カウンタに接続されたポテンショスタットを用いて、参照電極を5mMのPBS溶液中/ 5mMのフェロシアン化をフェリシアンでマイクロチャネルを満たし、(EIS電気化学インピーダンス分光法)、異なる周波数のための電気化学システムのインピーダンス値を記録EISパラメータ:1メガヘルツから0.1ヘルツ、年間あたり10周波数データ点、25 mVの振幅、参照電極に対して5mVの偏光)の周波数範囲。マイクロチャネル内の各作用電極のために、この測定を繰り返します。 (各非相補相補鎖DNAのターゲットに対して実行する)DNAハイブリダイゼーションを測定します。
    1. 4倍の目標のssDNA測定溶液とマイクロチャンネルを満たし、目標のssDNAの1μMを含むSSC緩衝液を濃縮し、20分間インキュベートする。 3.4段階に記載のDNAを測定します。

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Representative Results

実験装置のための制御可能かつ正確な製造プロセスは、研究に不可欠である。これは、研究者が再現可能なハイスループット実験を得ることができる。ここでは、マイクロ流体ベースの電気化学バイオチップ( 図1)の高い収率、高い再現性の微細加工プロセスを実証している。低い故障率で、いくつかのデバイスは、溶液の漏れにつながる接合の問題を示している。バイオチップの電気化学的活性を検証するために、サイクリックボルタンメトリー測定は、電気活性酸化還元対フェリシア/フェロシアンで満たされたマイクロチャネルで行われます。 図2は、チップ上の9つの異なる作用電極の再現可能な電気化学的応答を示している。これらの結果は、電気化学的活性は、ハイスループット測定を可能にするバイオチップのすべての9のチャンバで同じであることを示している。

ほとんどのDNAハイブリダイゼーションセンサのssDNAを固定化するセンサー表面上にプローブ。金パターンにマイクロ流体デバイスのための検出電極を使用しているように、チオールは、センサ表面34との強い共有結合を形成するための良好な候補である。一つの一般的なコンジュゲーション技術は、ssDNAの一末端に官能チオール(-SH)基を付加関与。それが使用される準備ができるまでSSは、ジスルフィド結合を酸化から遊離のチオール基を保護する。ジスルフィドは、トリス(2 - カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)を添加することによって低減されると、遊離チオール(-SH)は、金表面にDNAを結合するのに利用可能になる。 TCEPなしでは、一本鎖DNAのジスルフィド結合はまた、電極上に集合するが、結合は、チオール - 金結合よりはるかに弱いと実験を通して安定したままではありません。この研究では、ハイブリダイゼーション検出のために安定したssDNAの単分子層は、1〜2時間の間のインキュベーション時間で達成された。 ssDNAのプローブが電極上に組み立てられた後、6 - メルカプト-1 - ヘキサノール(MCH)は、不動態化するために使用され非特異的結合の影響35を小さくする表面上のyの露出領域。 MCHのチオール基が金の上に自己組織化を可能にし、ヒドロキシル基は、溶液中のssDNAの非特異的吸着を減少させる。高TCEP濃度がジスルフィド結合を形成するために酸化されていてもよいチオール基を低減するために使用される。バッファ内の高TCEPコンテンツがなければ、MCHが不安定に単分子層を形成するであろうし、インピーダンスデータは、表面電荷を有する変動に応じて変化するであろう。 ssDNA分子で不動態化として使用する場合MCHは、他の重要な機能を有している。 MCHの酸化的吸着プロセスは、電極に電子を注入し、表面電位を低下させる。これは、既に固定化されたアニオン性プローブ一本鎖DNAとの静電効果を引き起こし、ssDNAが直立離れ電極36から立っている。ターゲットのssDNA鎖が電子にはるかに容易にアクセスを持っているので直立プローブが大幅にハイブリダイゼーション効率を増加させるプローブ配列の長ntire。この不動態化ステップは、センサの安定したインピーダンスのベースライン測定値を確立する偽陽性シグナルを低減し、表面から任意の弱く結合した分子を除去するために重要である。

DNAハイブリダイゼーション事象のバイオセンシング機構は、負に帯電したDNAおよび他の電気活性分子間の反発力に基づいている。ハイブリダイゼーション事象が発生すると、ハイブリダイズしたDNAおよび電気活性分子間の強い反発力がより困難電気活性種が電極37に向かって拡散できるようにするため。ここでは、電気化学インピーダンス分光法(EIS)を用いて測定され、これらの反発力のための酸化還元種の指標としてフェリシアン/フェロシアンカップルを使用しています。私たちは、マイクロ流体ベースの電気化学バイオチップにおいて、このバイオセンシング機構を利用して、DNAハイブリダイゼーション事象33を検出する能力を実証する。 図3に示す3本鎖DNAプローブとその相補鎖DNAの標的との間のハイブリダイゼーション事象の結果として、インピーダンス変化を示すことにより、バイオセンサーの選択性。インキュベーションの20分の後に、他の非相補的ssDNAを13%の交差反応性が実証されている。これらの結果は再現性があり、ハイスループット様式でのDNAハイブリダイゼーション事象を測定するために、微細加工デバイスの実現可能性を示している。また、検出プローブに相補的な一本鎖DNA標的の異なる濃度を導入することにより、バイオセンサの感度を実証した。 図4は、より高いのssDNA標的濃度のためにインピーダンス値が増加する傾向にバイオセンサーの機能を示している。相補的な一本鎖DNA標的の異なる濃度についての制限された拡散抵抗33の計算に続いて、線形回帰分析は、対応のssDNAの計算により3.8 nMでの検出の理論的限界をもたらしたバックグラウンド信号のための標的濃度。全体的に、バイオチップは、急速にDNAハイブリダイゼーション事象の存在を感知する能力を示している。

図1
テスト中のパッケージされた装置の図1。写真 (チップ寸法:3.5センチ×3.5センチメートル;マイクロチャネルの高さが100μm、幅が500μmである)。

図2
図2電気化学的検証。9(3×3のグリッド)のサイクリックボルタモグラムのフェリシアン/フェロシアン酸化還元対の存在下で作用電極。パターニングされた電極間の再現性は、すべての電極のための類似の形状、ピーク高さ、ピーク分離して示されている。「https://www.jove.com/files/ftp_upload/51797/51797fig2highres.jpg "ターゲット=" _ブランク」>この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

図3
バイオセンサーの図3。特異。電荷移動抵抗に異なる一本鎖DNA標的および三つの異なる一本鎖DNAプローブの間のハイブリダイゼーション事象の影響。 DNAハイブリダイゼーション事象、高い電荷移動抵抗の負に荷電した二本鎖DNAと負に帯電したフェロシアン化物/フェリシアン分子の結果との間の強い反発力に依存する。

図4
バイオセンサーの図4の機能。ナイキスト線図0.01、0.1、1、および1μMターゲットのssDNAの導入後、電気化学インピーダンス分光法による測定で(矢印のssDNA標的濃度を増加させることを示す)。高い標的ssDNAの濃度について低周波数(〜15ヘルツ)での増加したインピーダンス値は、二本鎖DNAおよびフェロシアン/フェリシアン分子間の強い反発力によるものである。

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Discussion

私たちの手順は、マイクロ流体ベースの電気化学バイオチップの製造およびDNAハイブリダイゼーション事象の分析のためのその利用を実証する。高収量制御微細加工プロセスを通して、私たちは、電気化学変換器のアレイに統合マイクロスケールチャネルから構成デバイスを開発しています。私たちは、反復的なアプローチを通じて、電気化学チップとマイクロ流体チャネル型のフォトリソグラフィ手順のための制御された処理パラメータを考案した。これらのステップは、他の小型化された分析装置の未来を作成するためのガイドラインを提供しています。重要なことに、それらは信号対雑音比、安定性、感度などのさまざまなバイオセンシングパラメータを最適化する方法を提供する。デバイス製造の後、私たちはユニークな分析の目的を提供し、バイオレセプターとして一本鎖DNAプローブを用いた電気化学振動子を官能。これらの手順は、低デバイスの故障率を実証したが、液漏れが魔女であることを示しデバイスのとDNAハイブリダイゼーションアッセイの実施中に組み立て後のrの問題。このような装置でボンディング不良のさらなる調査は、プロセスの歩留まりを改善し、マイクロバイオシステムの研究のために理想的になるだろう。

本発明者らの研究では、正確かつ特異的DNAハイブリダイゼーション事象を感知するバイオチップの能力を示す。新しい分析マイクロデバイスのための設計パラメータの一部として、一つは考慮製造パラメータを最適化する反復アプローチを要求する装置の製造を取る必要があり( 例えば 、フォトリソグラフィパラメータ、マイクロチャネル寸法は、堆積される金属の種類)。効率的DNAハイブリダイゼーション事象を検出するために、ssDNAのプローブアセンブリとのハイブリダイゼーション条件は、同様に最適化しなければならない( 例えば 、インキュベーション時間、緩衝液濃度、プローブ濃度、非特異吸着防止)。

すぐにfoをスクリーニングする能力rは特定のDNA配列は、癌研究、インフルエンザの検出および遺伝子工学の分野において非常に有益である。ほとんどの配列された検出方法は、信号を生成し、複数の洗浄およびインキュベーションステップを使用するラベルを利用する。提案されたマイクロ流体デバイス利用して、DNAハイブリダイゼーションは、任意の種類のラベルを必要とせずに、同じ装置内でDNA配列の高番号で行われる。私たちは、その性能とモジュール性を向上させるためにバイオチップに、より高度な機能を統合し、短期的なアプリケーションを想定している。例えば、バルブベースのマイクロフルイディクスは、自動および制御、分析能力を持つバイオチップを提供する可能性を持っています。別の例は、アプリケーションの広い範囲で使用できる固有の検出特性を提供する、他のバイオレセプターを有する装置を官能化される。

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Disclosures

著者らは、開示することは何もない。

Acknowledgments

著者は、財政支援のためにロバート·W·ドイツ財団、防衛脅威削減局(DTRA)、研究とイノベーションの国立科学財団新興フロンティア(EFRI)を認める。著者はまた、クリーンルーム施設のサポートのためにメリーランド州NanocenterとそのFablabに感謝します。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4'' Silicon wafer Ultrasil 4-5664 Single side polished; P-type; Boron doped; Orientation 1-0-0; Thickness 500 micron; Resistance 10-20 ohm·cm
Shipley 1813 photoresist ("PR1") Microchem positive photoresist
AZ5214 photoresist ("PR2") Hoechst Celanse positive photoresist
SU-8 50 photoresist ("PR3") Microchem negative photoresist
Gold etchant Transene TFA No dilution
Chromium etchant Transene 1020AC No dilution
PDMS elastomer Dow Corning 3097366 1004
PDMS curing agent Dow Corning 3097358 1004
Biopsy punching tool Healthlink BP20
Tygon flexible tubing Cole Parmer  R 3603 0.015"
Tygon flexible adapter Cole Parmer  06417-41 0.0625"
1 ml syringe Beckton-Dickenson 301025
Monobasic potassium phosphate Fluka 1551139
Potassium phosphate dibasic anhydrous Sigma RES20765-A7
Sodium chloride Sigma-Aldrich S7653
tris(2-carboxyethyl)phosphine Aldrich C4706
6-mercapto-1-hexanol Aldrich 451088
20x concentrated saline-sodium citrate buffer Sigma 93017
Potassium hexacyanoferrate(III) Aldrich 455946
Complementary ssDNA #1 Integrated DNA Technologies (IDT) 100 nmole DNA oligo 5’-GGGACGTCCACGGAGCGCTA
TCGGAGCTTT-3’
Target ssDNA #2 Integrated DNA Technologies (IDT) 100 nmole DNA oligo 5’-/5ThioMC6-D/ACGCGTCAGGTCATTGACGA
ATCGATGAGT-3’
Complementary ssDNA #2 Integrated DNA Technologies (IDT) 100 nmole DNA oligo 5’-ACTCATCGATTCGTCAATGA
CCTGACCCGT-3’
Target ssDNA #3 Integrated DNA Technologies (IDT) 100 nmole DNA oligo 5’-/5ThioMC6-D/ACCTAGATCCAGTAGTTAGA
CCCATGATGA-3’
Complementary ssDNA #3 Integrated DNA Technologies (IDT) 100 nmole DNA oligo 5’-TCATCATGGGTCTAACTACT
GGATCTAGGT-3’
Instrument
Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) Oxford Instruments PlasmaLab System 100 Chamber pressure 1,000 mTorr, Tempreture 200 °C, RF power 20 W, Gasses: a) N2O flow rate 710 sccm; b) a composition of 5% SiH4 and 95% N2 gasses flow rate 170 sccm, SiO2 growth rate 690 Å/min.
DC sputtering unit AJA International ATC 1800-V For Chrome: Chamber pressure 10 mTorr, Argon flow rate 20 sccm, Supplied DC power 200 W, Sputter rate 10 nm/min. For Gold: Chamber pressure 10 mTorr, Argon flow rate 20 sccm, Supplied DC power 200 W, Sputter rate 36 nm/min.
E-beam evaporation system Denton Custom-built For Titanium: Chamber pressure < 2 x 10-6 Torr, Supplied power to the e-gun 7.5 kW, Filament current 150-200 mA, Evaporation rate 6-10 Å/sec. For Platinum: Chamber pressure < 2 x 10-6 Torr, Supplied power to the e-gun 7.5 kW, Filament current 150-200 mA, Evaporation rate 2-3 Å/sec.
Potentiostat CH Instruments 660D
Syringe pump KD Scientific KDS230

DOWNLOAD MATERIALS LIST

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バイオエンジニアリング、問題91、電気化学インピーダンス分光法、DNAハイブリダイゼーション、バイオセンサー、バイオチップ、マイクロフルイディクス、ラベルフリー検出、制限された拡散、微細加工
ラベルフリーDNAハイブリダイゼーション分析のためのマイクロ流体ベースの電気化学バイオチップ
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Ben-Yoav, H., Dykstra, P. H.,More

Ben-Yoav, H., Dykstra, P. H., Gordonov, T., Bentley, W. E., Ghodssi, R. A Microfluidic-based Electrochemical Biochip for Label-free DNA Hybridization Analysis. J. Vis. Exp. (91), e51797, doi:10.3791/51797 (2014).

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