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Engineering

कम छोटी बूंद-सतह सहभागिता का लाभ उठाते हुए डिजिटल Microfluidics में Bioanalytes के परिवहन का अनुकूलन करने के लिए

doi: 10.3791/52091 Published: November 10, 2014

Introduction

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तरल पदार्थ के साथ काम है कि उपकरणों के miniaturization "प्रयोगशाला पर एक चिप" प्लेटफार्मों के विकास के लिए सबसे ज्यादा महत्वपूर्ण है. इस दिशा में, पिछले दो दशकों के आवेदनों की एक किस्म के साथ, microfluidics के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण प्रगति हुई है. 1-5 संलग्न चैनल (चैनल microfluidics) में तरल पदार्थ के परिवहन के साथ विषम, DMF इलेक्ट्रोड की सरणियों पर बूंदों manipulates. इस तकनीक की सबसे आकर्षक गुण से एक तरल पदार्थ के परिवहन के लिए चल भागों का अभाव है, और गति तुरन्त विद्युत संकेतों को बंद करने से रोक दिया है.

हालांकि, छोटी बूंद गति एक सार्वभौमिक "प्रयोगशाला पर एक चिप" मंच के लिए निश्चित रूप से एक अवांछनीय विशेषता, छोटी बूंद सामग्री पर निर्भर है. प्रोटीन और अन्य analytes युक्त बूंदों unmovable बनने डिवाइस सतहों से चिपके रहते हैं. बेशक, इस DMF अनुप्रयोगों के दायरे को व्यापक बनाने के लिए प्रमुख सीमा रहा है, 6-8अवांछित सतह दूषण को कम करने के लिए विकल्प संभावित छोटी बूंद सामग्री को प्रभावित कर सकता है जो छोटी बूंद या उसके आसपास, अतिरिक्त रासायनिक प्रजातियों के अलावा शामिल है.

इससे पहले, हमारे समूह अतिरिक्त योजक (फील्ड-DW के उपकरणों) के बिना, DMF में कोशिकाओं और प्रोटीन के परिवहन की अनुमति के लिए एक उपकरण विकसित किया है. 9 यह छोटी बूंद रोलिंग के पक्ष में एक युक्ति है कि ज्यामिति के साथ मोमबत्ती कालिख, 10 के आधार पर एक सतह के संयोजन के द्वारा प्राप्त किया गया था और आगे छोटी बूंद-सतह बातचीत घटते, छोटी बूंद पर एक उर्ध्व बल की ओर जाता है. इस दृष्टिकोण में, छोटी बूंद गति सतह गीला के साथ संबद्ध नहीं है. 11

नीचे वर्णित विस्तृत विधि का लक्ष्य अतिरिक्त additives के बिना प्रोटीन, कोशिकाओं, और पूरे जीवों युक्त बूंदों ले जाने में सक्षम एक DMF डिवाइस, उपज है. फील्ड-DW के उपकरणों छोटी बूंद दवा की दुकान का काफी हद तक स्वतंत्र रूप से काम पूरी तरह से नियंत्रित प्लेटफार्मों के लिए मार्ग प्रशस्तRY.

यहाँ, हम भी उपस्थित सिमुलेशन डिवाइस संचालन के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज के बावजूद, दिखा रहा है कि छोटी बूंद भर में वोल्टेज ड्रॉप छोटी बूंद के अंदर bioanalytes पर नगण्य प्रभाव का संकेत है, लागू वोल्टेज का एक छोटा सा अंश है. वास्तव में, Caenorhabditis एलिगेंस (सी एलिगेंस), जीव विज्ञान में अध्ययन की एक किस्म के लिए इस्तेमाल एक निमेटोड के साथ प्रारंभिक परीक्षण, voltages लागू कर रहे हैं के रूप में कीड़े अबाधित तैर बताते हैं कि.

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Protocol

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नोट: नीचे वर्णित प्रक्रियाओं में, प्रयोगशाला सुरक्षा निर्देशों का हमेशा पालन किया जाना चाहिए. विशेष महत्व की उच्च वोल्टेज (> 500 वी) और हैंडलिंग रसायनों से निपटने जब सुरक्षा है.

मोमबत्ती कालिख के साथ एक प्रवाहकीय सब्सट्रेट 1. कोटिंग

  1. आयतों में कट तांबा धातु (0.5 मिमी मोटी 75 X 43 मिमी,). के बारे में 30 सेकंड के लिए तांबे एचेंट में विसर्जन से प्रत्येक तांबे सब्सट्रेट साफ बारे में 20 सेकंड के लिए नल के पानी से धो लें, और कागज के साथ शुष्क.
    नोट: विधि नीचे 1 का उपयोग करते हैं, तो मशीन में फिट करने के लिए 75 X 25 मिमी आयाम बदल जाते हैं.
  2. (लगभग 40 माइक्रोन मोटी) एक लगभग वर्दी कालिख कोटिंग प्राप्त करने के लिए, 30-45 सेकंड के लिए तांबे सब्सट्रेट के तहत एक जलाया पैराफिन मोमबत्ती स्वीप. लौ अंदर ~ 1 सेमी में सब्सट्रेट रखें. कमजोर कालिख सतह को छुआ तक नहीं.

2. कोटिंग के साथ कालिख परत की रक्षा

नोट: कालिख की परत बहुत ही कमजोर है, और संरक्षण के लिए लेपित किया जाना चाहिए. दो सरल विकल्प (तरीकों 1 और नीचे 2) यहाँ का सुझाव दिया है, लेकिन और अधिक मजबूत प्रोटोकॉल विकास के अंतर्गत वर्तमान में कर रहे हैं.

  1. विधि 1
    1. धातु बाष्पीकरण या sputtering प्रणाली में नमूना लोड. प्रणाली का संचालन प्रक्रियाओं के बाद, चैम्बर खाली, और कालिख की परत (150-200 एनएम) पर सोने की नियंत्रित बयान शुरू. डिवाइस कमरे के तापमान को शांत करते हैं.
    2. डुबकी-कोट एक रासायनिक हुड के अंदर 10 मिनट के लिए (95% इथेनॉल, एसीएस / खासियत ग्रेड में 1% वी / वी) 1-dodecanethiol समाधान में metalized सब्सट्रेट,. फिर, 60 डिग्री के करीब एक कोण पर डिवाइस पकड़े धीरे ही इथेनॉल के कई बूंदों के साथ सतह धो लो. रातोंरात, उपकरणों शुष्क करते हैं.
  2. विधि 2
    1. सब्सट्रेट अभी भी मोमबत्ती की लौ से गर्म है, जबकि एक रासायनिक हुड में, तुरंत कालिख साथ सब्सट्रेट कोटिंग के बाद, के एक तरफ fluorinated तरल की कुछ बूंदों को जमा औरसब्सट्रेट, और 90 डिग्री के करीब एक कोण को सब्सट्रेट झुकाव. अधिक बूंदों जमा, और उन्हें पूरे कालिख सतह पर रोल करते हैं.
      नोट: छोटी बूंद एक की मौके पर ही गिर जाता है, कालिख दूर उस क्षेत्र से धोया जाएगा. संभव के रूप में fluorinated तरल प्रसार की बूंदों के रूप में ज्यादा करते हैं.
    2. एक रासायनिक हुड के अंदर एक गर्म प्लेट (15 मिनट के लिए 160 डिग्री सेल्सियस) पर सब्सट्रेट सेंकना.
    3. सब्सट्रेट के उपयोग से पहले कमरे के तापमान पर रातोंरात बैठते हैं. अनिश्चित काल के स्टोर.

3. शीर्ष इलेक्ट्रोड का निर्माण (Abdelgawad एट अल से अनुकूलित. 12)

  1. ग्राफिक डिजाइन सॉफ्टवेयर का उपयोग कर इलेक्ट्रोड ड्रा. प्रत्येक इलेक्ट्रोड 0.3 मिमी चौड़े, 2 मिमी लंबे समय है, और इलेक्ट्रोड के बीच की खाई को 0.3 मिमी है. संपर्क (नीचे देखें, कनेक्टर में तस्वीर करने के लिए) के बीच की खाई को 2.3 मिमी (चित्रा 1) है.
  2. सम्राट प्रारूप (3.87 एक्स 7.5 इंच) में एक लचीला तांबे के टुकड़े टुकड़े (मोटी 35 माइक्रोन) ट्रिम. अन्य आकार का उपयोग मैंप्रिंटर के साथ संगत एफ. एक रंगीन प्रिंटर की मैन्युअल फ़ीड ट्रे में टुकड़े टुकड़े लोड करें.
  3. ताम्र पत्र पर जब मुद्रण, नक़्क़ाशी दौरान मुद्रित पैटर्न की रक्षा, तांबा सब्सट्रेट पर काली स्याही की एक घनी परत अनुमति देने के लिए "अमीर ब्लैक", या "पंजीकरण काला" का उपयोग सुनिश्चित करें (विवरण के लिए Abdelgawad एट अल. 12 देखें) बनाओ . रातोंरात, पूरी तरह से मुद्रित सब्सट्रेट सूखी चलो.
  4. एक रासायनिक हुड के अंदर, (40 डिग्री सेल्सियस) तांबा एचेंट की 50 मिलीलीटर के साथ एक बीकर गर्म. बीकर में मुद्रित टुकड़े टुकड़े डुबकी, और धीरे लगभग 10 मिनट के लिए समाधान में इसे हिला. नक़्क़ाशी समय तांबे एचेंट समाधान पर निर्भर करता है. हर कुछ मिनट, जंग जाँच और पैटर्न बरकरार है अगर देखें.
  5. ध्यान से पानी के साथ टुकड़े टुकड़े धोने, और रासायनिक हुड में एसीटोन और इथेनॉल के साथ कोटिंग हटा दें. एक बार फिर से धो लें, और धीरे कागज तौलिया के साथ टुकड़े टुकड़े सूखी.
  6. ध्यान से एक GLA लिए इलेक्ट्रोड के साथ टुकड़े टुकड़े देतेएसएस स्लाइड (75 x 25 मिमी, मोटी ~ 1 मिमी), डबल पक्षीय टेप का उपयोग. हवा जेब से बचें.
  7. टेप का उपयोग कर इलेक्ट्रोड को perfluoroalkoxy पीएफए ​​की एक फिल्म संलग्न. इस छोटी बूंद के साथ इलेक्ट्रोड का आकस्मिक संपर्क को रोकने के लिए कार्य करता है जो की वजह शॉर्ट सर्किट को नुकसान शीर्ष इलेक्ट्रोड.

4. (चित्रा 2 में सर्किट) इलेक्ट्रॉनिक इंटरफेस

  1. एक सार्वभौमिक सर्किट बोर्ड के लिए रिले और capacitors सी मिलाप.
  2. इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के लिए एक solderless breadboard पर 10 रिले ड्राइवरों के शेष इकट्ठे.
  3. वायर नियंत्रण बोर्ड में एक चैनल के लिए प्रत्येक रिले ड्राइवर के इनपुट.
  4. ध्यान से एक कनेक्टर में (चित्रा 3) के शीर्ष इलेक्ट्रोड तस्वीर. वायर आंकड़े में दिखाया गया के रूप में एक शीर्ष इलेक्ट्रोड के लिए प्रत्येक रिले ड्राइवर का उत्पादन,. बिजली के शोर को कम करने के लिए, रिले से तारों की एक जोड़ी के बीच एक जमीन कनेक्टर संपर्क वहाँ है कि ध्यान दें.
    नोट: कनेक्टर टी नियंत्रित करने के लिए एक समायोज्य मंच पर बैठता हैऊपर और नीचे (कालिख में लिपटे) सब्सट्रेट के बीच वह दूरी (0.1-0.5 मिमी).
  5. फिर 2345, 3456, आदि, 0.8 सेकंड, उकसाना 1234 के लिए, यानी गति (की दिशा में 1 इलेक्ट्रोड स्थानांतरण, एक ही समय में 4 इलेक्ट्रोड के लिए उच्च वोल्टेज (एचवी) आवेदन (0.8 सेकंड) के लिए समय को नियंत्रित करने के लिए एक कार्यक्रम का उपयोग ., 0.8 प्रत्येक समूह के लिए सेकंड, और फिर पीछे की ओर, विपरीत दिशा में इतनी छोटी बूंद चाल के रूप में अच्छी तरह से).

5. छोटी बूंद दृश्य और हैंडलिंग

  1. एक सीसीडी कैमरा के साथ संयुक्त 96X बढ़ाई विधानसभा - छोटी बूंद गति रिकॉर्ड करने के लिए, एक 24X से बना है जो दृश्य प्रणाली, का उपयोग करें. एस-वीडियो का उपयोग कर कैमरे के वीडियो रिकॉर्डर कनेक्ट करें.
  2. सी युक्त 4 μl छोटी बूंद पिपेट कालिख में लिपटे सब्सट्रेट के तल पर मीडिया में एलिगेंस.
  3. ~ छोटी बूंद से ऊपर 0.3 मिमी शीर्ष इलेक्ट्रोड लाओ. छोटी बूंद आसान ऑपरेशन के लिए, बस पांचवें इलेक्ट्रोड नीचे, बीच के करीब होना चाहिए.
  4. इलेक्ट्रॉनिक इंटरफेस और उच्च वोल्टेज (500 वी आरएमएस) को चालू करें, और यह आगे बढ़ शुरू होता है जब तक छोटी बूंद के लिए शीर्ष इलेक्ट्रोड दूरी समायोजित. शीर्ष इलेक्ट्रोड छोटी बूंद को छूने मत देना.
  5. बिजली दालों के जवाब में डिवाइस पर सफल छोटी बूंद स्थानान्तरण की संख्या रिकॉर्डिंग से डेटा ले लीजिए. एक सफल प्रयोग, कम से कम 700 छोटी बूंद स्थानान्तरण की विशेषता है यानी, प्रत्येक बिजली नाड़ी के बाद एक हस्तांतरण.
  6. छोटी बूंद 5 से 10 दालों के जवाब में अब और कदम नहीं करता है, जब तक लगातार डेटा ले लीजिए.
    नोट: सतह नीचा करने के लिए शुरू होता है, गति करीब छोटी बूंद के लिए शीर्ष इलेक्ट्रोड लाकर बहाल किया जा सकता है.

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Representative Results

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इससे पहले, हम DMF में प्रोटीन की गति अनुमति देने के लिए फील्ड-DW के उपकरणों का इस्तेमाल किया है. विशेष रूप से, गोजातीय सीरम albumin (बीएसए) के साथ बूंदों पहले अन्य लेखकों द्वारा (additives के बिना) रिपोर्ट की तुलना में 2,000 गुना ज्यादा एकाग्रता में ले जाया जा सकता है. इस छोटी बूंद और सतह के बीच कम बातचीत की वजह से था, चित्रा 4 (. देखना Freire एट अल 9 प्रयोगों के बारे में अधिक जानकारी के लिए) fluorescently टैग बीएसए युक्त एक छोटी बूंद से पता चलता है. बाईं तरफ पहली तस्वीर कालिख में लिपटे सतह पर बैठे छोटी बूंद से पता चलता है; मध्य एक, छोटी बूंद रोलिंग उत्पादन के अलावा, यह भी आगे सतह के साथ बातचीत को कम करने, छोटी बूंद पर एक उर्ध्व बल लागू होता है, जो बिजली क्षेत्र के प्रभाव. केवल (मोमबत्ती कालिख के बिना) fluorinated तरल के साथ लेपित एक सतह है जो DMF में इस्तेमाल एक आम विकल्प, को कतरनी विपरीत (दाएं) नोट; कम संपर्क एक ने संकेत दिया सतह के साथ मजबूत बातचीत,ngle, अक्सर गति hinders.

यहाँ, हम अब बड़े जीवों से युक्त बूंदों परिवहन, कीड़ा सी इन उपकरणों के साथ परीक्षण जारी रखने के लिए प्रयोगात्मक सेट अप (चित्रा 3) का उपयोग एलिगेंस, जैविक assays के एक किस्म में इस्तेमाल एक निमेटोड.

कीड़े के साथ बूंदों सफलतापूर्वक कालिख में लिपटे substrates पर actuated गया. विशेष रूप से, मूवी 1 प्रत्येक वोल्टेज स्पंद (~ 0.8 सेकंड अंतराल) के जवाब में घूम रहा एक छोटी बूंद से पता चलता है (कोई कालिख के साथ एक स्थान पर अटक तरल अंश, छोटी बूंद मार्ग से बाहर है कि ध्यान दें). प्रयोगों के बाद निरीक्षण कोई कीड़े, मलबे, या तरल अवशेषों, छोटी बूंद और सतह के बीच कम बातचीत का संकेत है, प्रयोगों के बाद बूंदों रास्ते पर छोड़ दिया गया था कि पता चला.

इलेक्ट्रॉनिक इंटरफेस (चित्रा 2) इलेक्ट्रोड के समूह के एक साथ प्रवर्तन (चित्रा 1 के बाद से, स्वचालन और गति के बेहतर नियंत्रण की अनुमति देता है) आगे सतह के साथ बातचीत को कम करने, उर्ध्व बल बढ़ जाती है.

विभिन्न प्रयोगों कीड़े जैविक प्रजातियों जाया जा रहा करने के लिए डिवाइस संचालन के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज (~ 500 वी आरएमएस) हानिकारक नहीं है यह दर्शाता है कि छोटी बूंद चालें (20 मिनट कुल प्रवर्तन समय) के रूप में अबाधित तैरने दिखाया है. इस छोटी बूंद भर में वोल्टेज ड्रॉप आपरेशन (चित्रा 5, विमान के एक शीर्ष पर बिंदु और नीचे में बीच संभावित अंतर के लिए आवश्यक वोल्टेज की एक तुच्छ अंश (10 -6%) पता चला है कि जो सिमुलेशन, द्वारा समर्थित है छोटी बूंद के बीच); वास्तव में, Jurkat टी कोशिकाओं से युक्त बूंदों में, अन्य लेखकों 13 द्वारा किया पिछले अध्ययनों में इस तरह के कम से कम वोल्टेज बूँदें सेल व्यवहार्यता, प्रसार, और जैव रसायन को प्रभावित नहीं करते कि सुझाव. आगे सत्यापन के लिए, हालांकि, हम दीर्घकालिक प्रभाव का मूल्यांकन करने के प्रयोगों को डिजाइन करने की प्रक्रिया में हैंसी पर वोल्टेज की एलिगेंस. यहाँ वर्णित सिमुलेशन के लिए, एक ~ 2 μl छोटी बूंद कालिख की एक 30 माइक्रोन मोटी परत पर बैठे, पीबीएस (फॉस्फेट बफर खारा) का मान लिया गया था. ऊपर और नीचे इलेक्ट्रोड तांबे के रूप में मॉडलिंग कर रहे थे, और 500 वी आरएमएस के बराबर लागू वोल्टेज (सिमुलेशन पर विवरण के लिए, देखें Freire एट अल. 9).

चित्रा 1
चित्रा 1:. शीर्ष इलेक्ट्रोड के चित्र 10 में से हर एक 2 मिमी लंबे और 0.3 मिमी चौड़ा है. 2 इलेक्ट्रोड के बीच की खाई भी 0.3 मिमी है, और संपर्क (नीचे) के बीच की खाई को 2.3 मिमी है.

चित्रा 2
चित्रा 2:. शीर्ष इलेक्ट्रोड के लिए नियंत्रण प्रणाली के योजनाबद्ध, 10 रिले ड्राइवरों की 1 ब्यौरा प्रत्येक शीर्ष इलेक्ट्रोड मैंया तो वोल्टेज के अधीन है, या एक संधारित्र से जुड़ा है. सही, रिले के साथ बोर्ड की एक तस्वीर पर. संचालन के लिए आवश्यक उच्च वोल्टेज दूर नियंत्रण बोर्ड (सफेद बेस) से छोड़ दिया पर रखा जाता है कि ध्यान दें. छोटी बूंद चित्र (मध्य) Freire एट अल से अनुमति के साथ अनुकूलित. 9 यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 3
चित्रा 3: प्रयोगात्मक सेट अप के देखें. ऊपर और नीचे (कालिख में लिपटे) सब्सट्रेट के बीच दूरी समायोज्य है. शीर्ष इलेक्ट्रोड से संपर्कों एक कनेक्टर में बिगड़ रहे हैं. सही पर चित्र से संकेत के रूप में (यहां 10 तारों का केवल 1, 2 और 3) दिखाया रिले से तार, कनेक्टर को soldered हैं. (एक उड़ान कनेक्टर संपर्क नहीं है कि नोटजैसे, कनेक्टर संपर्कों 2 या 4) रिले (जैसे, 1 या 3), बिजली के शोर को कम करने के लिए. से तारों की एक जोड़ी के बीच यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 4
चित्रा 4:. Fluorescently टैग बीएसए (10 जी / एल) के साथ बूंदों (4 μl) वाम, एक कालिख आधारित सब्सट्रेट पर बैठे; मध्य, बिजली के क्षेत्र के प्रभाव का एक और सब्सट्रेट के साथ बातचीत को न्यूनतम करने, छोटी बूंद पर एक उर्ध्व बल लागू करने के लिए है; सही, एक सतह पर छोटी बूंद केवल fluorinated तरल (कोई कालिख) के साथ लेपित. Freire एट अल से अनुमति के साथ अनुकूलित. 9

चित्रा 5
-6%).

मूवी 1 . सी के साथ छोटी बूंद प्रत्येक वोल्टेज स्पंद (~ 0.8 सेकंड अंतराल) के जवाब में घूम रहा एक क्षेत्र DW के उपकरण पर एलिगेंस,. वीडियो के नीचे छोड़ दिया पर दिखाया तरल अंश छोटी बूंद मार्ग में नहीं है.

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Discussion

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प्रोटोकॉल का सबसे महत्वपूर्ण कदम सीधे बूंदों बढ़ने में सफलता के साथ जुड़े कालिख परत का संरक्षण है. कालिख की परत (उपरोक्त विधि 1) मेटलाइजिंग निर्माण सफलता की 100% के करीब की अनुमति देता है. हालांकि, अधिकतम आपरेशन समय के बारे में 10 मिनट है; संभवतः, छोटी बूंद भिन्न धातु की परत में छेद के माध्यम से कालिख गीला कर रहे हैं. Fluorinated तरल के साथ कालिख परत कोटिंग सबसे आसान और सबसे तेजी से वैकल्पिक है, और कम से कम संसाधनों की आवश्यकता है, लेकिन गढ़े substrates के काम (20 मिनट अधिकतम) का केवल 40-50% - और कोटिंग एक समान नहीं है. वास्तव में, कालिख की परत बहुत नाजुक है, और चिपचिपा fluorinated तरल आसानी से नुकसान यह. वर्तमान में हम इस उपकरण के संचालन समय में वृद्धि होगी जो कालिख परत की रक्षा के लिए और अधिक मजबूत विकल्प पर काम कर रहे हैं. हालांकि, एक महत्वपूर्ण पहलू सतह पर छोटी बूंद सामग्री की सोखना है. इससे पहले, 9 हम att कि प्रोटीन की मात्रा मात्रा निर्धारितडिवाइस आपरेशन के दौरान सतह पर बैठ जाता है, और एक संबंध जारी रखा गति और गोजातीय सीरम albumin (बीएसए) की कम सतह सोखना के बीच पाया गया था. के होते हुए भी, जैव अवरोध एक जटिल मामला है, और कुछ लेखक भी यह पूरी तरह से प्रभाव को दबाने के लिए असंभव हो सकता है कि सुझाव है; केवल एक ही प्रोटीन एक सतह को देता है अगर सिद्धांत में, इस साइट के लिए आकर्षित किया जाएगा. वास्तव में, (अन्य लेखकों 6 से) डिजिटल microfluidic उपकरणों के लिए रिपोर्ट अधिकतम आपरेशन समय के बारे में 40 मिनट का था. इसलिए, सतह की मजबूती बहुत महत्व का एक बिंदु है और अभी भी प्रगति में एक काम है.

योजक उपयोग किया जाता है जब तक कि, electrowetting में, वोल्टेज के आवेदन अक्सर, पूरी तरह से गति निरोधक सतह पर analytes साथ छोटी बूंद फैलता नोट. हालांकि, कुछ additives के विषाक्त हो सकता है, या केवल छोटी बूंद में विश्लेष्य एकाग्रता की एक सीमा के भीतर काम कर सकते हैं. फील्ड-DW के उपकरणों analytes की परिवहन fro लेकर की अनुमतिअतिरिक्त additives के बिना एकल कक्षों और पूरे जीवों, एम प्रोटीन. इसके अलावा, डिवाइस विशेषताओं मोटाई, एकरूपता, और कालिख की परत के बिजली के गुणों की काफी हद तक स्वतंत्र हैं (देखें Freire एट अल. अधिक जानकारी के लिए 9).

इसलिए, यहाँ वर्णित विधि का महत्व यह छोटी बूंद रसायन शास्त्र की काफी हद तक स्वतंत्र रूप से काम पूरी तरह से नियंत्रित प्रयोगशाला पर एक चिप प्लेटफार्मों के विकास के लिए रास्ता साफ, DMF के लिए आवेदनों की गुंजाइश broadens है.

शीर्ष इलेक्ट्रोड के आयामों प्रिंटर के संकल्प के साथ संगत कर रहे हैं, और अद्वितीय नहीं कर रहे हैं; संकरा और करीब इलेक्ट्रोड भी काम कर सकता था. वास्तव में, इलेक्ट्रॉनिक्स में मुद्रित सर्किट बोर्डों के निर्माण के लिए अन्य तरीकों के रूप में अच्छी तरह से इस्तेमाल किया जा सकता है. क्या मायने रखता छोटी बूंद एक गैर वर्दी बिजली के क्षेत्र के अधीन है, और क्षेत्र में अधिक तीव्र है जहां यह क्षेत्र की ओर कदम होगा. हालांकि, ध्यान रखा जाना चाहिएडिजाइन में स्पार्किंग को रोकने के लिए 3 एम वी / मीटर नीचे सक्रिय और चल इलेक्ट्रोड के बीच बिजली क्षेत्र को रखने के लिए; यहाँ, क्षेत्र तेज किनारों के बिना, के बारे में 1.7 एमवी / मी है.

निम्नानुसार इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का ऑपरेशन है. प्रत्येक शीर्ष इलेक्ट्रोड, एक रिले संपर्क के माध्यम से, एक उच्च वोल्टेज एम्पलीफायर के उत्पादन से जुड़ा है, या तो या एक संधारित्र (सी) के लिए, बिजली के शोर को कम करने के लिए. ट्रांजिस्टर टी संचालित करने के लिए रिले का तार के लिए आवश्यक बड़ा वर्तमान को नियंत्रित करने के लिए, रोकनेवाला आर और संधारित्र सी 1 के माध्यम से, नियंत्रण बोर्ड द्वारा आउटसोर्स कम वर्तमान की अनुमति देता है. डायोड डी (घटकों की सूची के लिए सामग्री सूची देखें) के कारण कुंडली में चर वर्तमान को सर्किट नुकसान से बचाता है. केवल एक ही नियंत्रण बोर्ड सभी इलेक्ट्रोड को संबोधित व्यक्ति की अनुमति देता है, और केवल एक एचवी बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता है (चित्रा 2), जो उत्पादन voltages (8-18 किलोहर्ट्ज़, 500-660 वी आरएमएस) एक gener द्वारा प्रदान साइन लहर amplifying के बादator. शोर और संभव सर्किट की खराबी को कम करने, एचवी के रूप में दूर संभव के रूप में नियंत्रण प्रणाली से रखा जाता है कि ध्यान दें.

यहां बताया assays के बस की वजह से छोटे बूंदों सी युक्त तथ्य यह है कि, 4 μl बूंदों का इस्तेमाल किया एलिगेंस पिपेट करने के लिए और अधिक कठिन हैं. सी की संस्कृति एलिगेंस यहां चर्चा नहीं होगी, और पाठक कहीं और प्रोटोकॉल के लिए दिखना चाहिए (उदाहरण के लिए., ब्रेनर 14).

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Acknowledgments

हम सी के साथ सहायता के लिए वित्तीय सहायता के लिए Lindback फाउंडेशन, और डॉ अलेक्जेंडर Sidorenko और उपयोगी विचार विमर्श और तकनीकी सहायता के लिए Elza चू, और प्रोफेसर रॉबर्ट स्मिथ धन्यवाद एलिगेंस assays के.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Paraffin candle Any paraffin candle
Sputtering system Denton Vacuum, Moorestown, NJ Sputter coater Desk V HP equipped with an Au target. 
1-dodecanethiol Sigma-Aldrich 471364
Teflon Dupont AF-1600
Fluorinert FC-40 Sigma-Aldrich F9755 Fluorinated liquid: Prepare Teflon-AF resin in Fluorinert FC-40, 1:100 (w/w), to create the hydrophobic coating.
Graphic design software -Adobe Illustrator Adobe Systems Other softwares might be used as well.
Copper laminate Dupont LF9110
Laser Printer Xerox Phaser 6360 or similar Check for the compatibility with "rich black" or "registration black" (see text).
Copper Etchant Transene CE-100
Perfluoroalkoxy (PFA) film McMaster-Carr 84955K22
Breadboard Allied Electronics 70012450 or similar Large enough to allow the assemble of 10 drivers.
Universal circuit board Allied Electronics 70219535 or similar
Connector Allied Electronics 5145154-8 or similar
Control board and control program (LabView software) National Instruments NI-6229 or similar
High-voltage amplifier Trek PZD700
Capacitors C and C1, 100 nF, 60 V Allied  8817183
Transistor T, NPN Allied  9350289
Diode D, 1N4007 Allied  2660007
Relay  Allied  8862527
Visualization system Edmund Optics VZM 200i or similar System magnification 24X – 96X. It is combined with a Hitachi KP-D20B 1/2 in CCD Color Camera.
Recorder Sony GV-D1000 NTSC or similar It is connected to the camera by an S-video cable.
Simulations COMSOL Multiphysics V. 4.4

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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कम छोटी बूंद-सतह सहभागिता का लाभ उठाते हुए डिजिटल Microfluidics में Bioanalytes के परिवहन का अनुकूलन करने के लिए
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Freire, S. L. S., Thorne, N., Wutkowski, M., Dao, S. Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics. J. Vis. Exp. (93), e52091, doi:10.3791/52091 (2014).More

Freire, S. L. S., Thorne, N., Wutkowski, M., Dao, S. Taking Advantage of Reduced Droplet-surface Interaction to Optimize Transport of Bioanalytes in Digital Microfluidics. J. Vis. Exp. (93), e52091, doi:10.3791/52091 (2014).

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