This protocol describes a system architecture for performing automated small volume (0.15–1.5 ml) particle separations using a microfluidic device, and discusses methods to optimize acoustofluidic device performance and operation.
Microfluidic उपकरणों का एक प्रमुख लाभ इस प्रकार अभिकर्मक कचरे को कम करने और कीमती नमूना संरक्षण, छोटा सा नमूना मात्रा में हेरफेर करने की क्षमता है। हालांकि, मजबूत नमूना हेरफेर प्राप्त करने के लिए यह macroscale पर्यावरण के साथ डिवाइस एकीकरण को संबोधित करने के लिए आवश्यक है। Microfluidic उपकरणों के साथ repeatable, संवेदनशील कण जुदाई का एहसास करने के लिए, इस प्रोटोकॉल microfluidic उपकरणों का उपयोग कर 0.15-1.5 मिलीलीटर नमूनों की सटीक प्रसंस्करण के लिए सक्षम बनाता है कि एक पूर्ण स्वचालित और एकीकृत microfluidic मंच प्रस्तुत करता है। इस प्रणाली के महत्वपूर्ण पहलुओं को बंद लूप नमूना संग्रह, सफाई व्यवस्था और repeatable संचालन को सुनिश्चित करने के लिए कदम भड़काना accomplishes जो मॉड्यूलर उपकरण लेआउट और कनेक्शन चिप के लिए विश्वसनीय और लचीला दुनिया में जिसके परिणामस्वरूप मजबूत फिक्सचर, और पूरी तरह से स्वचालित तरल पदार्थ से निपटने में शामिल हैं। विभिन्न microfluidic उपकरणों इस वास्तुकला के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है। यहाँ हम एक acoustofluidic डिवाइस शामिल करने, विस्तार इसकी characterizसमझना, प्रदर्शन अनुकूलन, और जैविक नमूने का आकार-अलग होने के लिए इसके उपयोग प्रदर्शित करता है। जुदाई प्रयोगों के दौरान वास्तविक समय प्रतिक्रिया का उपयोग करके, नमूना संग्रह के संरक्षण और नमूना ध्यान केंद्रित करने के लिए अनुकूलित है। उपकरणों के कई टुकड़े के एकीकरण की आवश्यकता होती है, यह वास्तुकला के फायदे के लिए कोई अतिरिक्त प्रणाली अनुकूलन, डिवाइस प्रतिस्थापन में आसानी, और सटीक, मजबूत नमूना प्रसंस्करण के साथ अज्ञात नमूनों को संसाधित करने की क्षमता शामिल है।
नमूना जुदाई और विभाजन microfluidic प्रौद्योगिकी के लिए आवेदन की सबसे आशाजनक क्षेत्रों में से एक है। ऐसे नमूने से निपटने के कदम प्रभावी नैदानिक निदान, चिकित्सा विज्ञान के विकास, biosurveillance प्रयासों, और जीवन विज्ञान अनुसंधान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में प्रगति के लिए अभिन्न अंग हैं। असंख्य microfluidic जुदाई रणनीतियों के साथ-साथ रासायनिक और जैविक प्रजातियों के लिए तरल पदार्थ से निलंबित विविक्त और कोलाइड, के लिए प्रदर्शन किया गया है; 9 – कई समीक्षाएँ इन क्षेत्रों 1 में हाल की प्रगति और विकास की रूपरेखा प्रदान करते हैं। (इसके बाद "कोर उपकरणों" के रूप में करने के लिए कहा गया है) इन microfluidic जुदाई प्रौद्योगिकियों के कई बड़े पैमाने पर किया गया विशेषता है हालांकि, कुछ रिपोर्टों एक प्रणाली के स्तर पर नमूना जुदाई समस्या पर विचार किया है। कोर उपकरणों आम तौर पर एक विस्थापन या दबाव पंप द्वारा दिया तरल पदार्थ के साथ, फ्लोरो ट्यूबिंग को interfaced व्यक्ति सेंटीमीटर पैमाने पर चिप्स, कर रहे हैं।नमूना संस्करणों में स्वचालन, विश्वसनीयता, और कमी वृद्धि हुई सहित – – microfluidics का वादा करता है, तो फिर भी, कम से कम एक बराबर प्रयास कोर डिवाइस एकीकृत है जो में एक पूरा जुदाई प्रणाली के डिजाइन के लिए समर्पित किया जाना चाहिए, वास्तविकता बन गया है ।
इसके अलावा, biodetection को microfluidic दृष्टिकोण के लिए एक बड़ी चुनौती सूक्ष्म इंटरफ़ेस करने के लिए मैक्रो है। यह ~ macroscale घटकों के लिए एक microfluidic डिवाइस के भौतिक "दुनिया करने वाली चिप" कनेक्शन करने के लिए, और ठेठ नैदानिक या विश्लेषणात्मक नमूना संस्करणों (~ 0.1-10 एमएल) और microfluidic चिप्स के आंतरिक मात्रा के बीच बेमेल (करने के लिए न केवल संदर्भित करता है 0.01-10 μl), लेकिन यह भी इन आकार तराजू ब्रिजिंग से उत्पन्न होने वाली सांख्यिकीय नमूना सीमाओं के। इन मुद्दों नमूना पूर्व प्रसंस्करण और तैयारी biodetection के 'कमजोर कड़ी' हैं कि धारणा के लिए योगदान करते हैं। 10 इस काम टा में वर्णित मंचइन चुनौतियों के समाधान की ओर केन्याई प्रमुख कदम।
एक प्रणाली स्तर लेने को देखते हुए, इस प्रोटोकॉल ~ 10 मिनट पर timescales (0.15 से 1.5 मिलीग्राम से लेकर) ठीक-मीटर के जरिए विश्लेषणात्मक पैमाने संस्करणों के विश्वसनीय प्रसंस्करण विवरण। यह एक "एक बटन" ऑपरेशन है: अंश संग्रह के लिए नमूना और गंतव्य शीशियों युक्त स्रोत शीशी प्रणाली में रखा जाता है एक बार, "रन" आदेश प्रक्रिया शुरू की है, और सभी कदम कंप्यूटर नियंत्रित कर रहे हैं। एक रन के अंत में, संग्रह शीशियों अलग अंशों के बहाव के विश्लेषण के लिए सिस्टम से हटाया जा सकता है।
इस प्रणाली में कोर डिवाइस नमूना से स्तनधारी सेल आकार (5-20 माइक्रोन) कणों निकालता है जो एक acoustophoresis चिप है। Acoustophoretic जुदाई यह उच्च throughput है इसका मुख्य कारण यहां चुना जाता है, लेबल मुक्त, और गैर संपर्क, इस प्रकार व्यवहार्य वीरू को अलग करने में लाभ की पेशकश (μl / मिनट के 100s तक)कुछ अन्य microfluidic तकनीक मेल कर सकते हैं कि कोशिकाओं से एसईएस। 13 और इस प्रोटोकॉल का ध्यान केंद्रित नहीं कर रहे हैं, लेकिन अंतर्निहित अवधारणाओं का एक संक्षिप्त सारांश microfluidic जुदाई के लिए आवेदन को समझने में सहायता करने के लिए इस प्रकार है – ध्वनिक कण के भौतिकी बड़े पैमाने पर, 11 में वर्णित किया गया है केंद्रित थी।
तरल पदार्थ से भरे microchannels में गूंजती अल्ट्रासाउंड खड़े तरंगों कम दबाव के नोड्स की ओर कणों कि ड्राइव बलों को जन्म दे जो दबाव के खेतों, उत्पादन। बल परिमाण ध्यान केंद्रित ध्वनिक आदर्श आकार सेल (~ 7-15 की जुदाई के लिए अनुकूल है, कण की मात्रा पर निर्भर करता है, और इस तरह के रूप में सापेक्षिक घनत्व और कण की compressibilities से निकाली गई एक ध्वनिक विपरीत कारक और निलंबित तरल पदार्थ पर। 14 वायरस आकार (~ 50-200 एनएम) कणों से माइक्रोन)। बड़े कणों एक दबाव नोड ओर पलायन; हालांकि, बल परिमाण के बाद के लिए बहुत छोटा हैछोटे से 2-3 माइक्रोन, इन छोटे कणों या भंग प्रजातियों शायद ही सब पर कदम कण। ध्वनिक जुदाई की हमारी विशिष्ट कार्यान्वयन, पहले से वर्णित के रूप में, 15 द्रव चैनल प्रतिभाग करने के लिए एक पतली दीवार को शामिल किया गया और ट्यून करने योग्य, ध्यान केंद्रित कर स्थिति की असममित नियुक्ति की अनुमति देता। इस उपकरण के डिजाइन में लचीलापन कहते हैं, और प्रदर्शन लाभ सहित वृद्धि की जुदाई गुणवत्ता और गति-कर रहे हैं पूरी तरह से कहीं वर्णित। 16,17
हालांकि, इस काम में वर्णित प्रणाली स्तर डिजाइन दृष्टिकोण का एक बड़ा लाभ यह microfluidic कोर उपकरणों की एक महान विविधता के लिए अनुकूल है। उचित समायोजन इनलेट / आउटलेट विन्यास में परिवर्तन के लिए खाते में बनाया के साथ उदाहरण के लिए, जड़त्वीय, प्रवाह क्षेत्र विभाजन, नियतात्मक पार्श्व विस्थापन (DLD), और electrokinetic उपकरणों के विभिन्न प्रकार सहित अधिकांश अन्य निरंतर प्रवाह जुदाई मोड, आसानी से शामिल किया जा सकता , प्रवाह की दरें,और नमूना संस्करणों। विभिन्न पर चिप क्षेत्रों के प्रकार (बिजली, चुंबकीय) या ढ़ाल (थर्मल, रसायन) के साथ उपकरणों इस मंच accommodates जो चिप, या अतिरिक्त हार्डवेयर के एकीकरण, के लिए अतिरिक्त कनेक्शन की आवश्यकता हो सकती है।
इस प्रोटोकॉल एक microfluidic जुदाई डिवाइस डिजाइन करने के लिए, और नक़्क़ाशी और passivation के चक्र बारी गहरी हासिल करने के लिए उपयोग करता है, जो कई microfabrication सुविधाओं में (गहरी प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी द्वारा उपलब्ध DRIE, एक प्लाज्मा खोदना प्रक्रिया सिलिकॉन कांच चिप्स के निर्माण के लिए आवश्यक कदम प्रदान करता है खड़ी sidewalls 18) के साथ सुविधाएँ। अगला, हम acoustofluidic डिवाइस के लक्षण वर्णन के अलग होने के लिए इष्टतम ऑपरेटिंग मानकों का निर्धारण करने के लिए, और अंत में विस्तार से पूरी तरह से एकीकृत जुदाई प्रणाली और जैविक नमूने प्रसंस्करण के लिए प्रक्रिया का वर्णन है। ठेठ युक्ति लक्षण परिणाम और नमूना प्रसंस्करण डेटा तब प्रस्तुत किया और चर्चा है, और इस appro के प्रमुख लाभ कर रहे हैंACH प्रतिरूपकता, मजबूती, सटीक और स्वचालन सहित डाला जाता है।
इस प्रोटोकॉल स्वचालित जैविक नमूने प्रसंस्करण प्रदर्शन करने macroscale उपकरणों के लिए microfluidic उपकरणों की प्रणाली स्तर एकीकरण प्रस्तुत करता है। इस मंच के प्रतिरूपकता एक उदाहरण के रूप में प्रस्तुत किया प्रोटोकॉल निस्र्पक और एक acoustofluidic कण जुदाई डिवाइस के प्रदर्शन के अनुकूलन पर केंद्रित है, यह किसी भी सतत प्रवाह डिवाइस के लिए अनुकूल होने की अनुमति देता है, और। इस प्रोटोकॉल के तीन प्रमुख लाभ पर प्रकाश डाला जाता है: (i) प्रतिरूपकता और चिप करने वाली दुनिया डिवाइस प्रदर्शन (ii) मजबूत लक्षण, और कण अलग होने के लिए ठीक मीटर के जरिए नमूना संस्करणों (iii) स्वचालित प्रसंस्करण, interfacing।
मैं। प्रतिरूपकता और चिप करने वाली दुनिया interfacing
चित्रा 2 में दिखाया गया है, microfluidic चिप आसानी से प्रत्यक्ष अवलोकन के लिए एक खुर्दबीन मंच पर फिट करने के लिए एक कस्टम breadboard पर मुहिम शुरू की है। breadboard एक 5 मिमी पिच ग्रिड, Ena पर # 6-40 यूएनएफ पिरोया छेद होता हैचिप bling सुरक्षित होने की, और तरल पदार्थ कनेक्शन किए जाने के लिए। तरल पदार्थ कनेक्शन मशीनीकृत समाप्त होता है, साथ ट्यूबों तिरछी कर रहे हैं एक रबर का सामना सील गैस्केट और एक स्टेनलेस स्टील के कॉलर के साथ fluidic चिप के खिलाफ जो मुहर। इस इंटरफ़ेस योजना आसान चिप प्रतिस्थापन और तेजी से डिवाइस को नया स्वरूप, कुछ की आवश्यकता होती है या अन्य प्रणाली घटकों में कोई परिवर्तन नहीं है, बशर्ते चिप पैरों के निशान ग्रिड प्रारूप के अनुरूप के लिए बनाता है। उदाहरण के लिए, हम निरंतर प्रवाह वैद्युतकणसंचलन, थर्मल सेल, रासायनिक संश्लेषण के लिए अभिकर्मकों के 29 तेजी से मिश्रण, और एकल कक्ष पर कब्जा है और पूछताछ के लिए microfluidic चिप्स के साथ इस मंच का इस्तेमाल किया है।
द्वितीय। डिवाइस प्रदर्शन के मजबूत लक्षण वर्णन
किसी भी microfluidic जुदाई डिवाइस के प्रदर्शन का अनुकूलन करने के लिए, अपने ऑपरेशन पहले अच्छी तरह से विशेषता किया जाना चाहिए। यहाँ वर्णित व्यवस्था यह करने के लिए तेजी से और स्वचालित प्रोटोकॉल के विकास का समर्थन करता है। विशिष्ट examp के लिएध्वनिक ध्यान केंद्रित उपकरणों, ध्यान केंद्रित गुणवत्ता, ऑपरेटिंग आवृत्ति, और microfluidic चैनल में ध्यान केंद्रित कणों की स्थिति की Le प्रत्येक अलग-अलग डिवाइस के लिए मापा जाना चाहिए। इन मापों, piezoceramic ड्राइव आवृत्तियों, वोल्टेज और प्रवाह दरों की एक सीमा के माध्यम से व्यापक आवश्यकता होती है उच्च गुणवत्ता वाले अलग होने के लिए इष्टतम पैरामीटर संयोजन की पहचान करने के लिए। प्रस्तुत प्रोटोकॉल स्वचालित रूप से इन ट्यून करने योग्य मानकों को बदलता है और data- प्रासंगिक कब्जा यानी, बाद संसाधित गुणवत्ता, आवृत्ति, और स्थिति (चित्रा 3) ध्यान केंद्रित कण की आवश्यक मापन उत्पन्न करने के लिए कर रहे हैं कि चैनल में बहने कणों की फ्लोरोसेंट छवियों।
ध्वनिक डिवाइस प्रदर्शन का पूरा लक्षण वर्णन दोहरा कदम 4.4 और विभिन्न प्रयोगात्मक परिस्थितियों में जरूरत के रूप में 4.5 की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, एक चिप का पूर्ण ध्यान केंद्रित स्थिति अपेक्षाकृत कम प्रवाह दर और उच्च वोल्टेज में आवृत्ति स्कैन चलाकर पाया जाता हैएस नोड स्थान पर पूरा प्रवास सुनिश्चित करने के लिए। इसके अतिरिक्त, ऐसे आवृत्ति स्कैन (जब से जाना जाता है आकार की polystyrene मोती के साथ चलाने के लिए) डिवाइस विधानसभा की गुणवत्ता का आकलन कर सकते हैं, या (एक चिप मोतियों के साथ बताया गया है के बाद) एक पहले से अज्ञात कण प्रकार की प्रणाली में व्यवहार करेंगे कैसे निर्धारित करने के लिए। गरीब ऊर्जा हस्तांतरण के साथ उन लोगों के भी ध्यान नहीं देंगे, जबकि microfluidic चैनल को piezoceramic से अच्छी ऊर्जा हस्तांतरण के साथ एक चिप, तंग उच्च प्रवाह दर (> 1 मिलीग्राम / मिनट) और कम वोल्टेज (12-15 वी पीपी) पर ध्यान केंद्रित करने में परिणाम होगा कम प्रवाह दर (<100 μl / मिनट) और उच्च वोल्टेज (> 20 वी पीपी) पर। हम microfluidic चिप और piezoceramic के बीच घनिष्ठ संपर्क द्रव में कुशल ऊर्जा हस्तांतरण के लिए महत्वपूर्ण है कि मिल गया है। उच्च प्रदर्शन उपकरणों की विश्वसनीय उत्पादन सक्षम हो जाएगा microfluidic चिप और piezoceramic संबंध का इष्टतम विधि की आगे की जांच।
अंत में, एक पूराएक acoustophoretic डिवाइस के ऑपरेशन की तस्वीर microspheres के साथ किए गए प्रयोगों से जुदाई, चरण 4 (और चित्रा 3) प्रासंगिक संचालन मानकों के कार्यों के रूप में एसपीओ और LPO से एकत्र कण की गिनती के साथ की छवि के आधार पर आवृत्ति स्कैन माप के संयोजन के द्वारा प्राप्त किया जा सकता चित्रा 6 में दिखाया गया है चरण 5 में वर्णित के रूप में, स्वचालित प्रयोगों की एक ऐसी श्रृंखला तेजी से कण अलग होने के लिए उपकरण को संचालित करने के लिए इष्टतम पैरामीटर अंतरिक्ष के उपयोगकर्ता बताए, एक व्यक्ति डिवाइस के प्रदर्शन और tunability चिह्नित कर सकते हैं।
तृतीय। कण अलग होने के लिए स्वचालित छोटे नमूना प्रसंस्करण
सफल और सटीक microfluidic चिप आधारित नमूना प्रसंस्करण के लिए, यह मज़बूती और ठीक मीटर, भार, देने, और वे के माध्यम से पास के रूप में तरल पदार्थ की मात्रा को इकट्ठा करने के लिए महत्वपूर्ण है। नमूना मात्रा छोटा है जब इस सटीक विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैनैदानिक या अनुसंधान प्रयोगशाला सेटिंग्स में आम है, जो (~ 0.1-1 एमएल),। 30 सटीक नमूना हैंडलिंग जब नमूने की कोई राय के साथ एक डिवाइस में एक सिरिंज और संचार में नमूना के मैनुअल वापसी रोजगार है कि पारंपरिक microfluidic प्रयोगों में चुनौती दे रहा है अलग कर दिया गया है और इसे एकत्र किया जाना चाहिए जब। प्रस्तुत प्रोटोकॉल नमूना तार लोड हो रहा है स्वचालित रोजगार और छोटा सा नमूना संस्करणों की प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य विभाजन सक्षम करने के लिए प्रवाह सेंसर से वास्तविक समय प्रतिक्रिया के साथ युग्मित वितरण।
चित्रा 5 एक ठेठ जुदाई प्रयोग से एसपीओ और LPO पर मापा प्रवाह प्रोफाइल से पता चलता है। सबसे पहले, कम से कम 35 μl के अग्रणी बफर नमूना ध्वनिक चिप तक पहुंचने से पहले स्थिर प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए भरी हुई है। कारण प्रमुख बफर करने के लिए नमूना कमजोर पड़ने अत्यधिक हो जाता है क्योंकि 100 μl से कम नमूना संस्करणों, इस प्रणाली के विन्यास के लिए सिफारिश नहीं कर रहे। हवा का एक प्लग वीं की शुरुआत में प्रयोग किया जाता हैप्रमुख बफर से पहले ई इंजेक्शन मिश्रण और नमूने के कमजोर पड़ने और प्रवाह सेंसर करने के लिए एक संकेतक के रूप में सेवारत रोकने, कि इस प्रकार के तरल पदार्थ से नमूना प्लग अलग करने के लिए। तरल पदार्थ के रूप में एक प्रारंभिक क्षणिक प्रणाली के माध्यम से आगे बढ़ बाद शुरू होती है, दोनों दुकानों में तेज कील संकेतों पहले एयर बबल के पारित होने का संकेत मिलता है। नमूना प्रणाली के माध्यम से दूसरे एयर बबल गुजरता है जब फिर एक और कील, और सिरिंज पंप बंद हो जाता है के बाद शून्य करने के लिए प्रवाह की दर में अंत में एक अंतिम कमी प्रवाह के रूप में इन यात्रियों स्थिर प्रवाह की एक लंबी अवधि के द्वारा पीछा कर रहे हैं।
प्रवाह सेंसर के माध्यम से हवा प्लग के पारित होने के इस तरह गैर नमूना तरल पदार्थ की मात्रा से खो नमूना और कमजोर पड़ने को कम करने, शुरू करने और नमूना संग्रह को रोकने के लिए वाल्व स्विच करने के लिए ट्रिगर अंक के रूप में प्रयोग किया जाता है। प्रसंस्कृत नमूना संस्करणों के बंद लूप पैमाइश से पहले प्रयोग इनपुट नमूना बदल जाता है हर बार की शुरुआत करने के लिए इन मूल्यों को फिर से कार्यक्रम के लिए की आवश्यकता समाप्त। यह सुविधा हैविशेष रूप से महत्वपूर्ण नमूना मात्रा कई चिकित्सीय नमूनों के मामले में, उदाहरण के लिए सीमित है। वास्तविक समय के प्रवाह की निगरानी भी समस्या निवारण में सहायता करता है; (उदाहरण के लिए, एक रोकना दुकानों में से एक में बनाने) एक गरीब रन चित्रा 5 ब के रूप में, परिणामी प्रवाह प्रोफाइल से तुरंत स्पष्ट है।
लचीलापन और acoustofluidic जुदाई की प्रभावशीलता प्रस्तुत प्रणाली वास्तुकला का उपयोग कर, शुद्ध DENV और GGV वायरस शेयरों का प्रदर्शन करने के microfluidic चिप के माध्यम से सेल के शेयरों में नुकीला और प्रसंस्करण से अलग हो गए थे। चित्रा 7A राजी कोशिकाओं 97 के रूप में, वायरस से अच्छी तरह से अलग हो गए थे कि पता चलता है चिप बाहर निकलने राजी कोशिकाओं की% जिससे एसपीओ में DENV के एक बेहद समृद्ध नमूना छोड़ने LPO में होना पाया गया है। इसकी तुलना में, DENV जुदाई की दक्षता DENV के 70% एसपीओ में पाया चिप बाहर निकलने के साथ कम था। इस separati के बदल जाता है से प्रेरित मामूली संवहनी मिश्रण करने के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकताचैनल पर, लेकिन LPO में राजी कोशिकाओं के साथ-साथ पलायन कर कुछ DENV कणों के लिए और अधिक होने की संभावना है। सुव्यवस्थित भर laterally पलायन कोशिकाओं भी कम रेनॉल्ड्स नंबर पर, उनके साथ कुछ तरल पदार्थ खींचें। इस तंत्र, साथ ही अविशिष्ट सतह सोखना करके, वायरल कणों LPO में हस्तांतरण। डी नोवो अनुक्रमण का पता लगाने और वायरस की पहचान करने के लिए प्रयोग किया जाता है फिर भी, जब एसपीओ में DENV की अत्यधिक समृद्ध नमूना उदाहरण के लिए, एक महत्वपूर्ण लाभ है।
चित्रा 7b एक प्रयोगात्मक समय में, चिप बाहर निकलने बोआ कोशिकाओं के बारे में केवल 70% राजी कोशिकाओं के लिए लगभग 100% जुदाई दक्षता के साथ तुलना में, LPO में पाया गया है कि पता चलता है। इसलिए छोटे ध्वनिक बलों, जिसके परिणामस्वरूप राजी कोशिकाओं की तुलना में दो प्रकार की कोशिकाओं के बीच अलगाव के प्रदर्शन में अंतर एक छोटे औसत आकार या बोआ कोशिकाओं की एक कम घनत्व के कारण हो सकता है। इन suppositions, बोआ के आकार, घनत्व और आकृति विज्ञान की पुष्टि या खंडन करने के लिएनिलंबन में कोशिकाओं (सामान्य रूप से पक्षपाती हो जाना है) बोआ कोशिकाओं की सही, आगे की जांच के लिए एक प्रयास मापा जाना चाहिए। एक ही प्रयोगों में, इसी प्रकार DENV के साथ प्रयोग करने के लिए, बरामद GGV के थोक वायरल अंश की एक संवर्धन का संकेत है, एसपीओ से बाहर निकल गया।
प्रस्तुत डाटा जैविक नमूने की एक किस्म के प्रसंस्करण के लिए इंजीनियरिंग मोटे तौर पर लागू प्लेटफार्मों के निहित चुनौतियों पर प्रकाश डाला। महत्वपूर्ण बात है, जैविक बातचीत शारीरिक और यांत्रिक प्रभाव के रूप में के रूप में महान एक भूमिका निभाने के लिए शुरू कर सकते हैं। हालांकि, इन प्रारंभिक प्रयोगों भी सत्ता और नैदानिक और अनुसंधान अनुप्रयोगों में नमूना प्रसंस्करण के लिए इस प्रणाली वास्तुकला का उपयोग करने का वादा प्रदर्शित करता है। एक मजबूत, अच्छी तरह से विशेषता इंजीनियर प्रणाली के रूप में, इस मंच नई वैज्ञानिक सवालों के जवाब तलाश करने के लिए क्षमता प्रदान करता है।
The authors have nothing to disclose.
This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract DE-AC52-07NA27344, and partially supported by LLNL’s Laboratory Directed Research and Development (LDRD) program, 14-LW-077. The authors thank Michael Wilson, Mark Stenglein and Joe DeRisi at the Univeristy of California, San Francisco for generously providing GGV and Boa cell samples. EJF acknowledges support from the LLNL Lawrence Scholar Graduate Program. MS acknowledges support from the UC Office of the President Lab Fees Research Program. LLNL-JRNL-665235
Materials required for Steps 1-3: Device Design, Fabrication and Assembly | |||
Double Sided Polished Silicon Wafer | Silicon Quest International, Inc. San Jose, CA, USA | 100 mm <100> prime wafer | 1-20 ohm-cm, 495 +/- 25µm Double-side polished |
Glass Wafer | Bullen Ultrasonics, Eaton, OH, USA | 100mmx0.5mm Boro | |
Photoresist, AZ 1518 | MicroChemicals GmbH, Ulm, Germany | AZ 1518 | Photoresist used to adhere wafer to blank wafer for DRIE etching |
Photoresist, AZ 4620 | MicroChemicals GmbH, Ulm, Germany | AZ 4620 | Photoresist to define fluidic and via mask patterns |
DRIE plasma etcher | STPS, Newport, NP, United Kingdom | Multiplex Advance Oxide Etch (AOE) ICP system | |
Wafer Bonder | Electronic Visions Group, St.Florian am Inn, Austria | EVG 501 | |
Dicing saw | Kulicke & Soffa Industries, Singapore | K&S 982 | |
Epoxy kit | Epoxy Technology, Billerica, MA, USA | EPO-TEK 301 | Epoxy used to couple piezo and microfluidic chip |
PZT piezoceramic | Piezo Systems, Woburn, MA, USA | PSI-5A4E | 37.5 × 10 × 0.5 mm |
28 AWG Kynar-insulated solid wire | Squires Electronics, Cornelius, OR, USA | UL1422 | |
2-part silver epoxy | MG Chemicals, Surrey, BC, Canada | 8331 | Conductive adhesive for attaching wire leads to PZT |
L-edit | Tanner EDA, Monrovia, CA, USA | Ledit v15.1 64-bit | CAD software for mask layout |
Materials required for Step 4: Characterizaiton of Acoustic Focusing Performance | |||
Dual Pump | Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA | PHD ULTRA Series, 703007 | |
5ml syringes | Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA | 309646 | |
Luer to Threaded port adapter | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | P-659 | Connects syringe to tubing |
Union | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | P-623 | Connects world to chip connections to fluoropolymer tubing. Can also use webbed |
Ferrule 1/4-28 flat bottom | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | P-200 | Used with nut to make connections between tubing and syringe, flow sensors and world to chip hardware |
Nut 1/4-28 flat bottom | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | P-202 | Used with ferrule to make connections between tubing and syringe, flow sesnsors and world to chip hardware |
1/16" OD Fluoropolymer tubing | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | 1912L | Tubing to connect syringe pumps to world to chip connections. Tubing size is not critical during claibration steps (.01-.03" ID typically used, other suitable part numbers: 1907L, 1902L). |
Small ID fluoropolymer tubing | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | 1476-20 | Used for Flow restrictors: 0.006" ID, 1/16" OD FEP |
PEEK tubing | Connects from chip to fluoropolymer tubing. | ||
Cooling fan | Multicomp, Leeds, England | MC19663 | |
Function Generator | Agilent, Santa Clara, CA, USA | 33220A | |
RF amplifier | ENI, Rochester, NY | 325 LA | Must be able to amplify signals from <1V in the range of 1-2MHz to 25 Vpp to the piezo. |
CCD Camera | Photometrics, Tucscon, AZ, USA | CoolSnap HQ | |
Inverted Microscope | Zeiss, Oberkochen, Germany | Axiovert S100 | |
FITC filter set | Chroma Tech, VT, USA | SP101 | |
Objective, 10x | Zeiss, Oberkochen, Germany | ACHROPLAN | |
Oscilloscope | Tektronix, Beaverton, OR, USA | TDS3014B | To monitor voltage output by RF amplifier |
MatLab | Mathworks, Natick, MA, USA | R2014a | |
Driver interface software to integrate Photometrics camera with LabVIEW | R Cubed Software, Lawrenceville, NJ, USA | SITK | |
Tween 20 | Sigma Aldrich, St. Lousi, MO, USA | P9416 | |
Dragon Green Fluorescent 5.76 or 7.32 µm Beads | Bangs Laboratory, IN, USA | FS06F | |
Additional materials required for Step 5: Automated Separation | |||
Multiport valves | VICI, Houston, TX, USA | C25Z-3180EUHA | In the current configuration 4 valves are needed |
Flow Sensors | Sensirion, Westlake Village, CA, USA | SLI-1000 | |
Fluoropolymer tubing, .01 and .03" ID | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | 1902L and 1912L | High purity PFA preferred |
Nut | VICI, Houston, TX, USA | ZN1PK-10 | Used with ferrule to make connections between tubing and valves. Alternative part numbers: MZN1PK-10, LZN1PK-10 |
Ferrule | VICI, Houston, TX, USA | ZGF1PK-10 | Used with nut to make connections between tubing and valves. |
LabVIEW | National Instruments, Austin, TX, USA | LabVIEW Professional Development system | Laboratory Automation Software |
PBS | Teknova, Hollister, CA, USA | P0200 | |
Raji Cells | ATTC, Manassas, VA, USA | CCL86 | |
Boa Cells | Kindly provided by the DeRisi Laboratory at UCSF | ||
GGV | Kindly provided by the DeRisi Laboratory at UCSF | ||
DENV | Kindly provided by Jose Pena at LLNL | ||
Coulter Counter Z2 | Beckman Coulter, Brea, CA, USA | Z2 | |
Hemacytometer | Fisher Scientific, Waltman, MA, USA | 0267151B |