Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

تصنيع أجهزة ميكروفلويديك ثلاثي الأبعاد على الورق ليمونواسايس

Published: March 9, 2017 doi: 10.3791/55287
Automatic Translation
1, 1, 1
1Department of Chemistry, Tufts University

Summary

نحن بالتفصيل طريقة لافتعال الأجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية لاستخدامها في تطوير المناعية. نهجنا في التجمع الجهاز هو نوع من متعدد الطبقات، والتصنيع مضافة. علينا أن نظهر المناعية شطيرة لتقديم نتائج تمثيلية لهذه الأنواع من الأجهزة الورقية.

Abstract

ورقة الفتائل السوائل بشكل مستقل بسبب العمل الشعري. من خلال الزخرفة ورقة مع الحواجز مسعور، نقل السوائل يمكن التحكم وتوجيه داخل طبقة من الورق. وعلاوة على ذلك، التراص طبقات متعددة من الورق منقوشة يخلق شبكات الموائع الدقيقة ثلاثية الأبعاد المتطورة التي يمكن أن تدعم تطوير المقايسات التحليلية وbioanalytical. أجهزة ميكروفلويديك الورقية وغير مكلفة، والمحمولة، وسهلة الاستخدام، ولا تحتاج إلى معدات خارجية للعمل. ونتيجة لذلك، فإنها تبشر كبيرة بوصفه منصة لتشخيص نقطة من الرعاية. من أجل تقييم فائدة والأداء التحليلي للأجهزة الورقية بشكل صحيح، يجب تطوير أساليب مناسبة لضمان صنعها هو تكرار للوعلى نطاق غير مناسبة للبيئة معملية. في هذه المخطوطة، وسيلة لافتعال يوصف بنية الجهاز العامة التي يمكن استخدامها لالمناعية الورقية. ونحن نستخدم شكل المنتجة لمواد مضافةز (متعدد الطبقات التصفيح) لإعداد الأجهزة التي تتكون طبقات متعددة من الورق المزخرفة ولاصق منقوشة. بالإضافة إلى يدل على الاستخدام السليم لهذه الأجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية مع المناعية لموجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية (HCG)، وتناقش الأخطاء في عملية التصنيع التي قد تؤدي إلى فشل الجهاز. ونحن نتوقع هذا النهج لتصنيع أجهزة الورقية سوف تجد فائدة واسعة في تطوير التطبيقات التحليلية التي صممت خصيصا لإعدادات مورد محدود.

Introduction

ورقة متاح على نطاق واسع في مجموعة من الصيغ أو الدرجات، يمكن functionalized لضبط خصائصه، ويمكن نقل السوائل بشكل مستقل عن طريق عمل شعري أو فتل. إذا كان نمط ورقة بمادة مسعور (على سبيل المثال، مقاومة للضوء 1 أو الشمع 2)، وفتل من السوائل يمكن التحكم مكانيا داخل طبقة من الورق. على سبيل المثال، يمكن أن تكون موجهة لعينة المائية التطبيقية في عدد من مناطق مختلفة لتتفاعل مع الكواشف الكيميائية والكيميائية الحيوية المخزنة داخل الصحيفة. وقد أثبتت هذه الأجهزة ميكروفلويديك الورقية لتكون منبرا مفيدا لتطوير المقايسات التحليلية المحمولة وغير مكلفة 3، 4، 5، 6، 7. وتشمل التطبيقات من أجهزة ميكروفلويديك الورقية التشخيص نقطة من الرعايةEF "> 8، رصد الملوثات البيئية 9، كشف الأدوية المزورة 10، والرعاية الصحية ضلت موضعها الصحيح (أو" الطب عن بعد ") في الموارد محدودة ضبط 11.

طبقات متعددة من الورق المزخرف يمكن تجميعها في جهاز متكامل حيث المناطق المائية من طبقات المجاورة (أي فوق أو تحت) ربط لتشكيل شبكات الموائعية المستمرة التي المداخل والمخارج قد يكون مقرونا أو اليسار مستقلة. 12 كل طبقة يمكن أن تشمل نمطا فريدا، والتي تمكن الفصل المكاني من الكواشف وفحوصات متعددة ليتم تنفيذها على جهاز واحد. الجهاز ميكروفلويديك الناتجة ثلاثي الأبعاد ليست فقط قادرة على فتل السوائل لتمكين المقايسات التحليلية (على سبيل المثال، وظيفة الكبد اختبارات 13 و كشف الكهروكيميائية من جزيئات صغيرة 14)، ولكن يمكن أيضا سوبميناء عددا من الوظائف المتطورة (على سبيل المثال، صمامات 15 وبسيطة آلات 16) مشتركة لنهج ميكروفلويديك التقليدية. الأهم من ذلك، لأن ورقة الفتائل السوائل عن طريق العمل الشعري، وهذه الأجهزة يمكن أن تعمل مع الحد الأدنى من الجهد من قبل المستخدم.

منذ يمكن تخزين الكواشف داخل بنية ثلاثية الأبعاد لجهاز الورقية والبروتوكولات المعقدة يمكن تخفيضها إلى إضافة واحدة من عينة المائية لجهاز. في الآونة الأخيرة، قدمنا ​​بنية الجهاز ثلاثية الأبعاد العامة التي يمكن استخدامها لتطوير المناعية الورقية باستخدام تقنية الشمع الطباعة لخلق طبقات المزخرفة. 17، 18 ركز على كيفية الجوانب المتصلة تصميم الجهاز عدد من طبقات مكدسة المستخدمة، تكوين طبقات، ونمط ميكروفلويديك التي تسيطر عليها شبكة في العام ثلاثي الأبعاد هذه الدراساتاألداء من المناعية. في نهاية المطاف، كنا قادرين على استخدام هذه القواعد تصميم لتسهيل التطور السريع للالمناعه المضاعفة 19. في هذه المخطوطة، والمناعية وضعت سابقا لموجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية (قوات حرس السواحل الهايتية، هرمون الحمل) ويستخدم 17 كمثال لتوضيح الاستراتيجيات التي وضعت لدينا لتجميع وتصنيع المناعية الورقية ثلاثية الأبعاد. وفقا لذلك، ونحن نركز على تجميع وتشغيل جهاز بدلا من تطوير فحص.

في المناعية شطيرة، وهو التنسيق المستخدم للكشف عن قوات حرس السواحل الهايتية، الأجسام المضادة القبض محددة لالمغلفة فرعية واحدة من هرمون على ركيزة صلبة، وهو بعد ذلك منعت للحد من امتصاص غير محددة من عينة أو أي كاشف لاحق. هذه الركيزة هي في معظم الأحيان لوحة microwell البوليسترين (على سبيل المثال، لفحص انزيم مرتبط المناعي أو ELISA). العينة ثمإضافة إلى بئر وسمح لاحتضان لفترة من الزمن. بعد غسل صارم، يتم إضافة الأجسام المضادة المحددة لالوحيدات أخرى من قوات حرس السواحل الهايتية والسماح للاحتضان. قد يكون مترافق هذه الأجسام المضادة كشف لالغروية الجسيمات، انزيم، أو fluorophore من أجل إنتاج إشارة قابلة للقياس. يتم غسلها جيدا مرة أخرى قبل تفسير نتائج مقايسة (على سبيل المثال، باستخدام قارئ لوحة). بينما مجموعات تجارية تعتمد على هذه العملية متعددة الخطوات تستغرق وقتا طويلا، وجميع هذه الخطوات التي يمكن أن يؤديها بسرعة في أجهزة ميكروفلويديك الورقية مع الحد الأدنى من التدخل للمستخدم.

الجهاز المستخدم لالمناعية قوات حرس السواحل الهايتية يضم ست طبقات النشطة، والتي هي، من أعلى إلى أسفل، وتستخدم لإضافة العينة، تخزين المترافقة، الحضانة، والتقاط، وغسل، وصمة عار (الشكل 1). تتكون طبقة عينة إضافة من ورق الترشيح النوعية. فهو يسهل إدخال عينة السائل ويحمي الكواشف في أونلي المترافقةص من التلوث من البيئة أو الاتصال العرضي من قبل المستخدم. طبقة المترافقة (ورق الترشيح النوعية) يحمل كاشف إنتاج اللون (على سبيل المثال، الغروية الأجسام المضادة المسمى الذهب) لالمناعية. طبقة الحضانة (ورق الترشيح النوعية) تسمح للعينة للسفر أفقيا داخل الطائرة من الورق لتعزيز ملزم الحليلة مع الكواشف قبل الوصول إلى الطبقة التالية، وطبقة القبض عليه. طبقة القبض على (غشاء النايلون) تحتوي بروابط محددة لتحليلها كثف لهذه المادة. بعد الانتهاء من الفحص، تبين هذه الطبقة لتمكين التصور من معقد مناعي الانتهاء. طبقة غسل (ورقة مرشح النوعية) توجه السوائل الزائدة بما في ذلك الكواشف المتقارن الحر بعيدا عن الوجه طبقة القبض في طبقة وصمة عار (ورقة اللوني سميكة). يعقد الجهاز ستة الطبقات معا من خمس طبقات من منقوشة لاصقة على الوجهين: أربع طبقات من مادة لاصقة دائمة الحفاظ على سلامة عاصمجهاز نزف وطبقة واحدة من مادة لاصقة قابلة للإزالة يسهل تقشير للجهاز لفحص نتائج المناعية على طبقة القبض عليه.

لغرض هذه المخطوطة، ونحن نستخدم فقط عينات السيطرة السلبية والإيجابية للقوات حرس السواحل الهايتية (0 ميكرو وحدة / مل و 81 ميكرو وحدة / مل، على التوالي) لتقديم نتائج تمثيلية من المناعه الورقية، الذي يبيح للمناقشة مخصصة للعلاقة بين طرق تصنيع وأداء الجهاز. بالإضافة إلى إظهار كيفية تصنيع الأجهزة بنجاح، نسلط الضوء عدة أخطاء التصنيع التي يمكن أن تؤدي إلى فشل الجهاز أو نتائج الفحص irreproducible. والبروتوكول ومناقشة مفصلة في هذه المخطوطة توفر للباحثين معلومات قيمة حول كيفية تصميم المناعية الورقية وملفقة. بينما نحن نركز مظاهرة لدينا على المناعية، فإننا نتوقع أن المبادئ التوجيهية الواردة في هذه الوثيقة ستكون مفيدة على نطاق واسع لتصنيع ثلاثة dimen-ظائف الفئة الأجهزة ميكروفلويديك الورقية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. إعداد الطبقات جهاز ميكروفلويديك الورقية

  1. إعداد أنماط طبقات من الورق والنايلون، ولاصقة باستخدام الرسوم البيانية برنامج تصميم البرمجيات. 6 قد يكون لكل طبقة نمطا مختلفا.
    ملاحظة: هذا النمط يمكن أن تشمل ثقوب المحاذاة التي ليست مطلوبة لالمناعية الورقية وظيفي، ولكن مساعدة في تصنيع استنساخه من الأجهزة ثلاثية الأبعاد. ووضع هذه الثقوب تختلف إذا يتم تجميع الأجهزة بشكل فردي، في الشرائط، أو ورقة كاملة. البرنامج البرامج المستخدمة لتصميم أنماط قد تختلف بناء على اختيار أسلوب الزخرفة (على سبيل المثال، ضوئيه، والطباعة الشمع، أو القطع). 6
  2. رش منطقة العمل بمحلول مكون من 70٪ (V / V) الايثانول والماء. مسح منطقة العمل مع منشفة ورقية نظيفة.

2. إعداد الطبقات ورقة: نموذج بالإضافة إلى ذلك، الاقتراني التخزين، الحضانة، والطبقات غسل

  1. تحضير طبقات من ورق الترشيح النوعية باستخدام قطع الورق الطاولة كبير. قطع ورقة من الورق الأسهم إلى حجم الورق لتسهيل الزخرفة باستخدام الحبر الصلب (الشمع) الطابعة. على سبيل المثال، يمكن للواحدة 460 س 570 مم 2 ورقة جعل 4 ورقة من الورق رسالة الولايات المتحدة (8.5 × 11 بوصة 2). التعامل مع ورقة مع قفازات نظيفة في جميع الأوقات للحد من التلوث.
  2. تحميل ورقة قطع من الورق اللوني في علبة الطابعة. طباعة طبقات تصميم من قبل (انظر الشكل 1).
    ملاحظة: يمكن طباعة نمط مباشرة على هذه الورقة باستخدام تغذية أوتوماتيكية. فقط ورقة واحدة يجب أن تكون مطبوعة في الوقت المناسب لتجنب انحشار الورق. لجميع الطبقات، واستخدام إعدادات الطباعة "المحسن".

3. إعداد نايلون غشاء طبقة: القبض على طبقة

  1. قطع لفة الأسهم من غشاء النايلون في ورقة (7.5 × 10 بوصة 2) باستخدام ورقة الطاولة القاطع. نأخذ عناية كبيرة في التعامل مع النايلونغشاء للحفاظ على سلامتها وحماية ضد التمزيق. تخزين أي مواد غير مستخدمة في مجلس الوزراء مجفف، وأغشية النايلون هي الرطوبة الحساسة.
    ملاحظة: قص الأوراق هي أضيق من الورق رسالة الولايات المتحدة. لأن أغشية النايلون رقيقة وهشة، لا يمكن معالجتها بواسطة الطابعة مباشرة وتحتاج إلى دعم. وتناقش أدناه تفاصيل.
  2. باستخدام طابعة شمع، طباعة نمط طبقة القبض على قطعة من الورق نسخة والشريط إلى مربع ضوء لتكون بمثابة دليل لتحديد المواقع من غشاء النايلون. ضوء مربع الايدز المواءمة بين طبقات متعددة.
  3. وضع ورقة نظيفة نسخة من ورقة على ورقة مطبوعة سابقا نسخة من ورقة. الشريط شباكه نظيفة من الورق إلى مربع الضوء، ولكن لا الشريط رقتين معا.
  4. وضع ورقة قطع غشاء نايلون على قطعة نظيفة من الورق نسخة. تأكد من أن غشاء يغطي مساحة مطبوعة من الطبقة السفلى من الورق نسخة. الشريط كل الجوانب الأربعة للغشاء النايلون إلى ورقة نظيفةمن نسخ ورقية.
    ملاحظة: تأكد من أن غشاء النايلون مسطح وسلس بحيث لا توجد مشاكل مع الطباعة (على سبيل المثال، انحشار الورق أو الطباعة متفاوتة من الشمع). قد تكون طباعة الشمع على الشريط حيث يتم إرفاق غشاء النايلون إلى نسخة ورقية. إذا حدث هذا، والمناطق حيث هو نمط من النايلون بشكل غير كامل بسبب تغطية الشريط يجب التخلص منها. للتحضير المستقبل، أكبر قطعة من غشاء النايلون يمكن استخدامها لتجنب هذا الخطأ الطباعة.
  5. تحميل ورقة من غشاء النايلون (بدعم من ورقة نسخة الملصقة على ذلك) في علبة الطابعة التغذية اليدوية. طباعة ورقة واحدة فقط من غشاء النايلون في وقت واحد.
    ملاحظة: لا توجد أية خطوات إعداد المطلوبة لطبقة وصمة عار، وليس هو نمط عليه.

4. إنشاء الحواجز مسعور في طبقة مطبوعة

  1. الشريط طبقات المطبوعة على إطار الاكريليك حتى لتسخين فوق وتحت طبقة عندما يوضع في فرن خطورة الحمل الحراري. الحفاظ على غشاء النايلون مسجلة لذاب ورقة الدعم نسخة من ورقة إلا بعد الشمع ويتم تشكيل الحواجز مسعور.
    ملاحظة: الإطار الاكريليك هو حسب الطلب، وقطع ليزر قطعة من 1/2 ". البلاستيك الاكريليك سميكة اثنين من أحجام الإطارات اعتمادا على عدد من الأجهزة التي ملفقة واستخدمت الحدود الخارجي من الإطار أصغر بقياس 11 5/8" × 2 3/4 "، وثقب الداخلية من الإطار يقيس 10 3/8" س 1 3/4 ". والحدود الخارجي من الإطار أكبر يقيس 11 5/8" × 8 7/8 "، والداخلية ثقب الإطار يقيس 10 1/4 "× 7 7/8". ويسمح، الفضاء الداخلي مفتوحا حتى لذوبان الشمع من خلال سمك كامل من ورقة.
  2. وضع طبقات في الفرن على 150 درجة مئوية لمدة 30 ثانية حتى يذوب الشمع في سمك الورق. تأكد من أن الشمع وقد تخللت سمك الورقة التي تحول مرارا والتحقق من وجود عيوب في التصميم.
    ويمكن أيضا أن تستخدم القسري أفران الهواء أو لوحات الساخنة لإذابة الحبر الشمع الصلب: ملاحظة. مرات ذوبانأو قد تختلف درجات الحرارة اعتمادا على أسلوب التدفئة.
  3. إزالة الورق والنايلون غشاء من الإطار الاكريليك. أيضا، إزالة غشاء النايلون من ورقة دعم نسخة من ورقة.

5. إعداد طبقات لاصق

  1. نمط ورقة على الوجهين من الأفلام لاصقة باستخدام الراسمة سكين الروبوتية، وذلك باستخدام ملفات التصميم أعدت من قبل (الخطوة 1.1). حماية أي سطح لاصق يتعرض باستخدام ورقة من بطانة الشمع.
    ملاحظة: يجب أن يكون نمط لاصقة على الوجهين مع الثقوب التي تسمح للعينة لتتدفق من خلال طبقات كمسار فلويديك المستمر. تتم إزالة بطانة الشمع بسهولة من لاصق، ويعمل على حمايته من التلوث وتمزق خلال قطع. وقاطع ليزر أو يموت الصحافة يمكن أن تستخدم أيضا لطبقات نمط أفلام لاصقة.

6. بدعم من الطبقات جهاز مع لاصق

  1. رذاذ ضوء مربع بمحلول مكون من 70٪ (ت / ت) الايثانول والماء. يمسح بقطعة ورق ر نظيفةowel.
  2. الشريط طبقة منقوشة من الورق أو غشاء النايلون التي تحتاج إلى أن تكون مدعومة بمادة لاصقة على ضوء مربع مع الجانب المطبوعة أسفل.
  3. قشر جانب واحد من بطانة واقية من ورقة مزخرفة من مادة لاصقة، ويضعوا على طبقة من الورق أو غشاء النايلون. استخدام ضوء مربع لضمان التوافق السليم من الأنماط. الصحافة معا. وضع الجهاز تجميعها جزئيا إلى انزلاق الواقي.
    ملاحظة: زلة الواقي هو قطعة مطوية من التصفيح دعم الفيلم الذي يحمي الأجهزة من تلوث أو الضرر من قبل التأكد من أنها لا تتصل بكرات تغليف.
  4. تمرير الناتجة الجمعية طبقتين من خلال تغليف الآلي للضغط تماما لاصقة ورقة معا، وإزالة أي جيوب الهواء من طبقات ملاصقة.
    ملاحظة: جيوب الهواء بين طبقات الجهاز يمكن أن تتداخل مع سلامة الجهاز وفتل استنساخ عن طريق التسبب في تسرب.

7. علاج الاقتراني Lآير مع الكواشف ليمونواسايس قبل الجمعية الجهاز

  1. طبقة المترافقة الشريط على إطار الاكريليك ان هذه المنطقة المائية أن يعامل هو مع وقف التنفيذ وليس في اتصال مع الإطار.
  2. إضافة 2.5 ميكرولتر من 100 ملغ / مل ألبومين المصل البقري (BSA) في 1X الفوسفات مخزنة المالحة (PBS) إلى المنطقة للماء على طبقة المترافقة. اتركه حتى يجف في درجة حرارة الغرفة لمدة 2 دقيقة ثم عند 65 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
    ملاحظة: هذا الكتاب هو فقط ما يكفي لترطيب منطقة ورقة. الحل BSA يساعد على منع تجميع الجسيمات النانوية الغروية أثناء عملية التجفيف، والتي من شأنها تسهيل الافراج عن الجسيمات النانوية عندما يتم ممهى ورقة والكواشف من العينة.
  3. إضافة 5 ميكرولتر من 5 OD الغروية جسيمات متناهية الصغر من الذهب مترافق الأجسام المضادة لمكافحة β-HCG، وتكرار عملية التجفيف.
    ملاحظة: وحدات من تركيز جزيئات الذهب الغروية غالبا ما يعبر عنه الكثافة الضوئية (OD) مقاسا absorbance في λ = 540 نانومتر. لا يلزم علاج لوحة الفتيل قبل التجمع الجهاز في القسم 10.

8. علاج قناة الجانبي مع الكاشف ليمونواسايس قبل الجمعية الجهاز

  1. الشريط طبقة قناة جانبية على إطار الاكريليك ان هذه المنطقة المائية أن يعامل هو مع وقف التنفيذ وليس في اتصال مع الإطار.
  2. إضافة 10 ميكرولتر من عرقلة وكيل (5 ملغ / مل الحليب الخالي من الدسم و 0.1٪ (ت / ت) توين 20 في برنامج تلفزيوني 1X) لعلاج القناة الجانبية. تكرار عملية تجفيف نفسها (2 دقيقة في درجة حرارة الغرفة، ثم في 65 درجة مئوية لمدة 5 دقائق) والطبقة المترافقة.

9. معالجة طبقة التقاط مع الكواشف ليمونواسايس قبل الجمعية الجهاز

  1. طبقة التقاط الشريط على إطار الاكريليك ان هذه المنطقة المائية أن يعامل هو مع وقف التنفيذ وليس في اتصال مع الإطار.
  2. علاج طبقة التقاط مع 5 ميكرولتر من 1 ملغ / مل مكافحة α-قوات حرس السواحل الهايتية الأجسام المضادة ومن ثم السماح للعينة ليجف في درجة حرارة الغرفة لمدة 2 دقيقة تليها 8 دقائق عند 65 درجة مئوية.
  3. إضافة 2 ميكرولتر من عرقلة وكيل (5 ملغ / مل الحليب الخالي من الدسم و 0.1٪ (ت / ت) توين 20 في برنامج تلفزيوني 1X). تكرار عملية تجفيف للطبقة القبض عليه.
    ملاحظة: هذا المبلغ المناسب لطلاء الأوراق دون تسد مسام غشاء نايلون، الذي يمكن أن يحدث عندما يستخدم أيضا منع من ذلك بكثير وكيل.

أجهزة ميكروفلويديك الورقية 10. جمعية ثلاثي الأبعاد

  1. الشريط طبقة غسل إلى مربع ضوء (الجانب المطبوعة متجهة لأعلى). إذا تم استخدام الثقوب المحاذاة، إخراجها من طبقات اللاحقة باستخدام أداة ثقب لكمة باليد.
  2. إزالة طبقة واقية على الجزء الخلفي من طبقة القبض على فضح لاصقة. محاذاة طبقة فوق طبقة القبض غسل باستخدام الثقوب محاذاة كدليل. اضغط طبقتين معا. تجنب لمس المناطق المائية للحد من التلوث أو الأضرار التي لحقت الجهاز. ويمكن استخدام ملاقط لمساعدة assembلاي.
  3. إزالة طبقة واقية على الجزء الخلفي من طبقة الحضانة لفضح لاصقة. محاذاة طبقة حضانة فوق طبقة التقاط والضغط عليها معا. متابعة إضافة طبقات في هذه الطريقة حتى يتم تجميع جميع طبقات نشطة.
  4. وضع الجهاز تجميعها جزئيا إلى انزلاق الواقي ويضعوا بحزم طبقات معا باستخدام تغليف.
  5. إزالة طبقة واقية على الجزء الخلفي من طبقة غسل ويضعوا طبقة وصمة عار على الجزء السفلي من الجهاز. كرر التصفيح خطوة 10.4 لاستكمال تجميع الجهاز ميكروفلويديك ثلاثي الأبعاد الورقية. قطع المرجوة عدد من الأجهزة من شرائط أو ورقة من الأجهزة تجميعها بالكامل باستخدام مقص.
    ملاحظة: صفائح الكاملة من الأجهزة، شرائط من الأجهزة، أو جهاز واحد يمكن إعداد باستخدام نهج مماثل.

11. تنفيذ عملية المقايسة المناعية الورقية

  1. إضافة 20 ميكرولتر من عينة إلى منطقة ماء على رأس الجهاز (أي تيانه أخذ عينات طبقة).
  2. انتظر العينة إلى ذبالة تماما في الجهاز، ثم إضافة 15 ميكرولتر من غسل العازلة (0.05٪ ت / ت توين 20 في 1X الفوسفات مخزنة المالحة). بعد قسامة الأولى من غسل العازلة وشرير تماما في الجهاز، إضافة ثانية قسامة 15 ميكرولتر من غسل العازلة.
    ملاحظة: غسل العازلة له شرير تماما في الجهاز عندما اختفى الحبرية السائل، تبين عدم وجود الغضروف المفصلي على سطح الورقة. فحص اكتمال عندما قسامة الثانية من غسل العازلة دخلت تماما في الجهاز.
  3. للكشف عن نتائج الفحص، قشر بعيدا ثلاث طبقات العليا من الجهاز باستخدام ملاقط لفضح طبقة القبض عليه.
    1. تفسير نتائج فحص نوعيا من خلال مراقبة وجود أو عدم وجود اللون. بدلا من ذلك، صورة طبقة قراءات باستخدام ماسح سطح المكتب واستخدام صورة برامج معالجة أو خوارزميات لتحديد النتائج وتميز توزيع كثافة داخلمنطقة الكشف. 20

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الحصول على العروض فحص استنساخه في أجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية تعتمد على طريقة تصنيع يضمن الاتساق بين الأجهزة. ولتحقيق هذا الهدف، حددنا عددا من عمليات التصنيع والاعتبارات المادية، ومناقشتها هنا في سياق يدل على المناعية الورقية. ونحن نستخدم طريقة الطباعة الشمع لتشكيل الحواجز مسعور داخل أجهزة ميكروفلويديك الورقية (الشكل 2A). 2 هذه الطريقة مثالية لأنها تعتمد فقط على المعدات المكتبية المتاحة على نطاق واسع، يتطلب الحد الأدنى من الخطوات الإجرائية لإكمال، ولا تتطلب استخدام المواد الكيميائية (مثل مقاومات الضوء) التي قد تتداخل مع امتصاص البروتين أو تغيير بلل من ألياف ورقية. وعلاوة على ذلك، والطباعة الشمع تنتج مسارات الموائعية ذات أبعاد قابلة للتكرار، وهو أمر حاسم لفحوصات بعروض متكررة ومنظمة الشفافية الدولية المدةزارة التربية والعلم. بعد أن يتم تشكيل الحواجز مسعور، يتم تطبيق ورقة لاصقة على طبقات لتسهيل تجميع الأجهزة ثلاثية الأبعاد (الشكل 2B). أي الكواشف اللازمة لالمناعية يمكن تطبيقها بعد إضافة فيلم لاصق على الجزء الخلفي من طبقة (الشكل 2C). هذا الإجراء مفيدا لعمليات التصنيع في مختبر الأكاديمية لأن العديد من الأجهزة يمكن أن تكون مستعدة بشكل متواز. الانتهاء من عملية التجميع لجهاز المناعه بعد مكدسة جميع طبقات من الجهاز ومغلفة معا (الشكل 2D). نضيف عينة لبدء الفحص. في هذا المثال، ونحن نستخدم عنصر تحكم البول المحددة لاختبارات الحمل، والذي يحتوي على عينات السلبية والإيجابية للقوات حرس السواحل الهايتية في المخزن، كعينات للتدليل على تشغيل أجهزتنا واستنساخ فحوصات أجريت استخدامها. ثم تضاف اثنين aliquots من غسل العازلة بالتتابع. وبمجرد أن قسامة النهائية للغسل العازلة دخلت تماما في الجهاز،ويعتبر فحص كامل. ثم يتم مقشر الطبقات الثلاث العليا بعيدا للكشف عن طبقة القبض على (الشكل 3A). هذه خطوة لا رجعة فيه الأضرار الجهاز ضمان أنه لا يمكن استخدامها مرة أخرى. الانتهاء من الورقية النتائج المناعية في قراءات اللون النوعية التي يمكن أن تشير إلى الناتج السلبي أو الإيجابي على الفحص البصري. الموضوعية لهذه النتائج هو واضح في الصور غير المصححة المكتسبة باستخدام الماسحة الضوئية المسطحة (الشكل 3B).

يمكن أن التجارب الفاشلة في كثير من الأحيان تسليط الضوء على خطوات إجرائية معينة التي قد تكون غير محسوس إلا عندما يتركز تحليل تجربة على نتائج ناجحة أهمية. علينا أن نبرهن ثلاثة أخطاء في تصنيع وتجميع الأجهزة ثلاثية الأبعاد الورقية الموائع الدقيقة التي تؤدي إلى الفشل في المناعية: (ط) أحيانا، وفشل الجهاز ليست واضحة حتى بعد اكمال الفحص. على سبيل المثال، ميلsalignment بين طبقات تتألف منها منطقة القناة حضانة والتقاط يمكن أن يتسبب في تطوير نمط غير منتظم في إشارة إيجابية، الأمر الذي قد يؤدي إلى سوء تفسير للإشارة النوعية من قبل المستخدم (الشكل 4A). (ب) إذا لم تتم طباعة الشمع في كمية كافية أو لا يسمح لتذوب تماما من خلال سمك كامل من ورقة، ثم على سلامة الحواجز مسعور الناتجة يجوز المساس بها. سوف تكون ناقصة من هذه الحواجز يسبب فقدان السيطرة على فتل ويؤدي إلى تسرب داخل الجهاز. على سبيل المثال، بدلا من حصر تدفق للقناة ضمن طبقة، وحاجز الشمع شبه منفذ يسمح السائل إلى ذبالة في أي مكان آخر في الطائرة من الورق. بدون قنوات محددة، من غير المرجح أن تصل إلى الاستيلاء عليها أو غسل طبقات العينة. المستخدم سوف يرون هذا النوع من الخطأ على أنه تقصير كثيرا من الوقت مدة الفحص. علينا أن نبرهن فشل هذا الجهاز عن طريق تطبيق الحل من تلوين الطعام الأحمر للالم يسمح YER التي نمط الشمع لتذوب لكامل 30 ثانية (الشكل 4B). كان لالمناعية باستخدام هذه طبقة "الانتهاء" في 6 دقائق، والتي تختلف بشكل واضح من المدة المتوقعة لمدة 15 دقيقة. (ج) فحوصات أن يستغرق وقتا أطول من المتوقع لإكمال قد تشير إلى وجود خلل في تصنيع جهاز. على سبيل المثال، وقطع بشكل غير صحيح المسام لاصقة أو المغطي بسبب تطبيق كمية زائدة من الكواشف (على سبيل المثال، وكلاء عرقلة أو الذهب الغروية) يمكن أن يحظر على عينة العازلة أو غسل من دخول الجهاز (الشكل 4C).

عموما، لدينا بروتوكول التصنيع هو مفيد لافتعال العديد من الأجهزة ميكروفلويديك الورقية بالتوازي على نطاق ويمكن أن يكون مفيدا للمختبر الأكاديمي. علينا أن نظهر أداء المناعية الورقية قوات حرس السواحل الهايتية أعدت باستخدام هذه الطريقة عن طريق إجراء 70 فحوصات بالتوازي: 35 مكررات السلبية و35 ص إيجابيeplicates. لأغراض هذه التظاهرة، ونحن على استعداد مجموعة من الطبقات مع تصاميم الجهاز لدينا، الملصقة على طبقات من الورق بمادة لاصقة، ثم قطع الأوراق إلى صفوف الأجهزة. وقطعت كل ورقة إلى 7 الصفوف، التي تضمنت عشرة أجهزة. هذا سهل ترتيب الطبقات على إطارات الاكريليك أصغر حيث سجلت الطبقات وبعد ذلك تعامل مع الكواشف اللازمة لإجراء فحوصات. ويقترح هذا الأسلوب من إعداد الجهاز في مذكرة في البروتوكول. بعد العلاج من طبقات، تم تجميع الأجهزة في شرائط من عشرة ثم مغلفة. بعد الانتهاء من الخطوات تصنيع الجهاز النهائية، ظلت الأجهزة في شرائط عشرة وأضافت عينة لكل جهاز. لاحظنا نسبة الفشل 0٪ لأجهزة ملفقة باستخدام بروتوكول لدينا. كنا مفتوحة المصدر برامج معالجة الصور 20 لقياس نتائج هذه المقايسات. بينما عدد من الأساليب المتاحة لتحليل distribut كثافةأيون في بقع دائرية (على سبيل المثال، شعاعي أو توزيعات الخطية) 21 نقيس يعني كثافة من قناة خضراء من صورة RGB من الجهاز باستخدام بقعة كشف كامل كمنطقة ذات الاهتمام. 17، 18، 19 نحن ثم تطبيع قياسات المقايسات الإيجابية والسلبية على حد سواء من خلال طرح البيانات السلبية الخام (الشكل 3B). نحن مصممون على معامل الاختلاف لكل مجموعة البيانات لتكون 1٪ لفحوصات أداء باستخدام عينات سلبية و 3٪ لفحوصات أجريت باستخدام عينات إيجابية.

شكل 1
الشكل 1: تخطيطي للجهاز الورقية ثلاثي الأبعاد. يبين الرسم التوضيحي المناطق مسعور وماء التي تحدد مسار فلويديك داخل الجهاز، وكذلك باتطبقات erned لاصقة دائمة وقابلة للنقل التي تحمل طبقات معا. وصفت كل طبقة بواسطة الدالة التي ينفذها في الفحص. الخطوط العريضة الأحمر والأزرق والأخضر أو ​​في كل طبقة يشير إلى المواد المستخدمة لصنع تلك الطبقة المحددة (الأحمر: ورقة اللوني، واللون الأزرق: غشاء النايلون والأخضر: ورقة اللوني سميكة). يتم إعطاء أبعاد لكل منطقة داخل الجهاز في ملم. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: إجراء المستخدمة لصنع المناعية من الأجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية. (A) الصور من الأمام والخلف من ورقة اللوني نمط استخدام الطباعة الشمع قبل وبعد التسخين. (ب) ورقة من الورق اللونيمدعومة مع فيلم لاصق منقوشة. (C) العلاجات تطبق على المناطق المائية من شريط من غشاء النايلون المزخرف. (D) جمعية شرائح من جهاز متعدد الطبقات باستخدام مربع ضوء والثقوب محاذاة كدليل. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الشكل (3): تفسير نتائج المناعية الورقية. (A) ومقشر والطبقات الثلاث العليا من الجهاز القائم على الورق مرة أخرى لفضح طبقة التقاط وتفسير نتائج الفحص. (ب) التمثيل البياني لأداء المناعه الورقية لقوات حرس السواحل الهايتية. نتائج يصور هي متوسطات 70 مكررات أداء في وقت واحد حيث 35 يعيد تستخدم كل FOص العينات الإيجابية والسلبية لقوات حرس السواحل الهايتية. تمثل أشرطة الخطأ والانحراف المعياري لمجموعة البيانات. وترد غير المصححة، صور تمثيلية تصور إيجابي (اللون الأحمر) والنتائج السلبية (اللون الأبيض) من المناعية قوات حرس السواحل الهايتية فوق البيانات الخاصة بكل منها. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4: أمثلة من أخطاء التصنيع. (A) ونظرا لاختلال القناة الجانبية فوق طبقة القبض، يتركز إشارة إيجابية في منطقة صغيرة من منطقة قراءات. ويمكن ملاحظة والمنطقة الدائرية "الرطب" (مخطط متقطع) إلى اليمين من منطقة قراءات الناتجة عن الاتصال بين القناة الجانبية المنحرفة مع طبقة القبض على (يسار). صورة قراءات إيجابية علىطبقة القبض على جهاز محاذاة بشكل صحيح (يمين). (ب) انصهار غير كاملة من الشمع في جميع أنحاء سمك طبقة يمكن أن يؤدي إلى تسرب داخل الجهاز. تمت إضافة تلوين الطعام إلى حل للمساعدة في التصور من عينة في طبقات مع الحواجز مسعور غير مكتملة أو تشكيلها بالكامل. (ج) خفض بشكل غير صحيح لاصقة يمكن أن تسد شبكة الموائعية بين طبقات من الورق، والتي توقف تدفق عينة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الرقم 5
الرقم 5: تصنيع الأجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية. التخطيطي يصور التجمع والتصفيح من طبقات متعددة من الورق المزخرف في الأجهزة ثلاثية الأبعاد الانتهاء. في هذا المثال، 70 جهاز جويتم في وقت واحد. تم إزالة طبقات من مادة لاصقة والمواءمة الثقوب من التخطيطي لأغراض التبسيط. بعد التجمع، الأجهزة الفردية يمكن ازالتها وتستخدم في المقايسات. الخطوط الحمراء، الزرقاء، والخضراء على كل طبقة وتشير المواد المستخدمة لصنع تلك الطبقة المحددة (الأحمر: ورقة اللوني، واللون الأزرق: غشاء النايلون والأخضر: ورقة اللوني سميكة). مقياس شريط = 25 مم باستثناء جهاز منفصل (اليمين)، التي لديها أبعاد 12 × 28 مم 2. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تحديد استراتيجية التصنيع استنساخه عنصرا أساسيا في التنمية الفحص. 22 نستخدم متتابعة، طبقة تلو طبقة نهج لتصنيع أجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية. وعلى النقيض من تلك الأساليب التي تطبق للطي أو اوريغامي تقنيات لإنتاج أجهزة متعددة الطبقات من ورقة واحدة من الورق 23، 24 التصنيع مضافة يوفر عددا من المزايا: (ط) ويمكن إدراج مواد متعددة في الهندسة المعمارية جهاز واحد دون تعديل إلى طرق ل الطباعة، والمحاذاة، أو تجميع الطبقات. (ب) يمكن أن تكون متكاملة أفلام لاصقة منقوشة في عملية التجميع. هذه الأفلام يضعوا الطبقات المجاورة، و، استنادا إلى قوة لاصقة، يمكن أن تكون قابلة للعكس لتمكين تقشير وتقييم الطبقات الداخلية. وعلاوة على ذلك، توفر المواد اللاصقة السلامة الهيكلية للجهاز ثلاثي الأبعاد، والذي يحول دون الحاجةلالموثق 25 مقاطع أو مرفقات تشكيله. 23 (ج) ورقة الفردية ورقة اللوني رسالة الولايات المتحدة يمكن أن تستوعب مجموعة من مكررات، التي يمكن أن تحسن كثيرا من سرعة التصنيع على نطاق المختبر (الشكل 5). وهذا مفيد بشكل خاص عند تقييم العديد من الظروف التجريبية التي تتطلب مكررات التقنية. من خلال هذا النهج، 70 جهاز الورقية ثلاثية الأبعاد يمكن أن يكون مستعدا في وقت واحد. (د) تستخدم نهج متعدد الطبقات مماثلة التصفيح لتصنيع عالية حجم العديد من المنتجات التجارية في مجال الرعاية الصحية (على سبيل المثال، الجرح الضمادات الرعاية وبقع الجلد)، مما يقلل بالتالي حاجز الإنتاج إلى ترجمة هذه الأجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية.

بالإضافة إلى تسهيل تقشير والتجمع، واختيار المواد اللاصقة أمر بالغ الأهمية لتصميم الشبكة الموائعية ثلاثية الأبعاد أيضا. إعلانفيلم hesive يمكن أن تكون بمثابة حاجز إضافي بين طبقات من الورق، والتي يمكن أن تتيح اخفاء المناطق المائية على الطبقات المجاورة. في الممارسة العملية، واستخدام طبقات رقيقة من مادة لاصقة غير مرغوب فيه. إذا لاصقة سميكة جدا (على سبيل المثال، العديد من الأشرطة على الوجهين)، ثم الفجوة شكلت بين طبقات من الورق سوف تكون كبيرة جدا لتسهيل فتل ويجب أن تكون مملوءة بمادة ماء (على سبيل المثال، مسحوق السليلوز) لاستعادة وظيفة. 12 حين تضيف هذه الخطوة الإضافية التعقيد لتصنيع ومادة تستخدم قد تتداخل مع بعض المقايسات، تصبح هذه الفجوات ميزة مفيدة لإنتاج السيطرة عليها، وصمامات الضغط إلى أسفل الموائعية. وقد استخدمت 15 أشكال أخرى لاصقة في صناعة الأجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية. بخاخ لاصقة توفر طريقة بسيطة لتركيب طبقات بعضها البعض. 26 باستخدام هذا الأسلوب، يتم تطبيق المواد اللاصقة بشكل موحد على حد سواء رانه مجال مسعور وماء ورقة. ميزة لهذا الأسلوب هو أنه ليس هناك حاجة إلى معدات إضافية (على سبيل المثال، الراسمة سكين أو مقص الليزر) لتصميم نموذج لطبقة لاصقة. ومع ذلك، فإن شروط التطبيق الموحد للرذاذ لاصق يجب أن يتم تحديد تجريبيا لكل نوع من أنواع المواد المستخدمة. تضاريس المواد يمكن أن تؤثر على واجهة اللاصقة والمواد وقد تكون هناك حاجة مرات الرش أطول للأسطح عورة. وبالإضافة إلى ذلك، رش لاصقة على المناطق المائية لمسار فلويديك قد يؤدي إلى ضعف فتل عن طريق تغيير بلل ورقة. بدلا من ذلك، استخدام الإستنسل 27 أو طباعة الشاشة 8 لا يجوز أن تستخدم لنمط اللاصقة مباشرة على طبقات من الورق المزخرف.

اعتبارين الرئيسية لتطوير أجهزة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية هي اختيار المواد وتصميم fluiشبكة مدينة دبي للإنترنت. (ط) نختار مواد وتركيبات المواد على أساس فتل معدل وقوة الرطب، والسمك، وبناء القدرات، بروتين ملزمة. فتل معدل يمكن أن تؤثر في مدة لفحص وكمية من الكواشف الوقت قد نرد أو ربط ضمن طبقة. وتتميز أنواع مختلفة من الورق بواسطة فتل على أساس معدلات، على سبيل المثال، والعلاج من ورقة، المسامية لها، وسماكته. ومن الممكن استخدام طبقات متعددة من الورق لزيادة معدل فتل الفعال للجهاز. 28 وقوة الرطب جيدة أمر مرغوب فيه للتطبيقات التي تتطلب التعامل مع (على سبيل المثال، تقشير المناعية) بعد أن تم إغراق الجهاز مع عينة. المواد التي هي سميكة جدا أو التي لا يمكن أن تنتقل من خلال طابعة تجارية بسبب هشاشة سيتطلب طريقة بديلة لإنتاج قنوات نمط (على سبيل المثال، ضوئيه). لكن، في المقابل، المواد سمكا مثالية للطبقات وصمة عار (أو المصارف) لرسم السوائل من خلال الجهاز البريد. درجات كثيرة من أغشية النايلون المتاحة تجاريا، والتي قد تختلف في قدرتها على ربط البروتينات بشكل لا رجعة فيه إلى منطقة الالتقاط. بدائل المواد (على سبيل المثال، النيتروسليلوز بدلا من غشاء النايلون) ويمكن أيضا أن تؤثر على القدرات، والتي قد تؤثر على حساسية مقايسة ملزمة. (ب) استخدام التناظر في تصميم شبكات الموائعية يضمن أن قنوات فريدة من نوعها نمط في الأجهزة ثلاثية الأبعاد تتصرف مماثل (على سبيل المثال، وشغل في وقت واحد)، وهو أمر حاسم لفحوصات المضاعفة. يبسط 19 التماثل كذلك تصميم طبقة، ويساعد مع طبقة المحاذاة عند تجميع أوراق كاملة من الأجهزة، ويمكن تقليل النفايات. تعديلات على تصميم الجهاز يمكن أن تؤثر على أداء الفحص. على سبيل المثال، زيادة طول القناة الجانبية في طبقة الحضانة سوف تؤثر على مدة الفحص، لأن السائل سوف ذبالة مسافة نسبيا أطول قبل الوصول إلى أووtlet. 17 وفي التطبيقات التي تعتمد على الربط لجزيء حيوي الهدف، قد يكون وقتا أطول الفحص مفيد لأنه يمكن أن تزيد من جزء من المربوطة الأنواع المسمى، قبل تجميد على طبقة القبض عليه.

في الختام، لقد قدم طريقة لصنع أجهزة ميكروفلويديك الورقية ثلاثية الأبعاد التي تدعم تطوير المناعية. هذا الأسلوب الذي يستخدم نوع من التصنيع المضافة لإنتاج أجهزة متعددة الطبقات، ويسهل إنتاج الأجهزة على نطاق والتي هي مناسبة لالبحوث المختبرية. بروتوكول وصفها في هذه المخطوطة غير محددة للأجهزة المناعية الورقية. ومع ذلك، فإننا نتوقع أن الإجراءات المتعلقة تجميع هذه الطباعة المناعية الشمع، الزخرفة لاصقة، والتوفيق بين الطبقات، والتصفيح ستكون قابلة للتمديد بسهولة إلى العديد من أبنية جهاز ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد الورقية. فهم منهجية تلفيق يمكن أن يؤديلتطوير فحوصات جديدة نقطة من الرعاية مع مجموعة واسعة من التطبيقات في مجال الرعاية الصحية، والبيئة، والزراعة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Illustrator CC Adobe to design patterns for layers of paper and adhesive
Xerox ColorQube 8580 printer Amazon B00R92C9DI to print wax patterns onto layers of paper and Nylon
Isotemp General Purpose Heating and Drying Oven Fisher Scientific 15-103-0509 to melt wax into paper
Artograph LightTracer Amazon B000KNHRH6 to assist with alignment of layers
Apache AL13P laminator Amazon B00AXHSZU2 to laminate layers together
Graphtec CE6000 Cutting Plotter Graphtec America CE6000-40 to pattern adhesive films
Swingline paper cutter Amazon B0006VNY4C to cut paper or devices
Epson Perfection V500 photo scanner Amazon B000VG4AY0 to scan images of readout layer
economy plier-action hole punch McMaster-Carr 3488A9 to remove alignment holes 
Whatman chromatogrpahy paper, Grade 4 Sigma Aldrich WHA1004917
Fisherbrand chromatography paper (thick)  Fisher Scientific 05-714-4 to function as blot layer
Immunodyne ABC (0.45 µm pore size ) Pall Corporation NBCHI3R to function as material for capture layer
removable/permanent adhesive-double faced liner FLEXcon DF021621 to facilitate peeling
permanent adhesive-double faced liner FLEXcon DF051521
wax liner FLEXcon FLEXMARK 80 D/F PFW LINER to assist with patterning adhesive
acrylic sheet McMaster-Carr 8560K266  to fabricate frame
self-adhesive sheets Fellowes CRC52215 to use as protective slip
absolute ethanol VWR 89125-172 to sanitize work area
bovine serum albumin AMRESCO 0332
Sekisui Diagnostics OSOM hCG Urine Controls Fisher Scientific 22-071-066 to use as positive and negative samples
anti-β-hCG monoclonal antibody colloidal gold conjugate (clone 1) Arista Biologicals  CGBCG-0701 to treat conjugate layer
goat anti-α-hCG antibody Arista Biologicals  ABACG-0500 to treat capture layer
10X phosphate buffered saline Fisher Scientific BP3991
Oxoid skim milk powder Thermo Scientific OXLP0031B
Tween 20 AMRESCO M147

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Wiley, B. J., Gupta, M., Whitesides, G. M. FLASH: A rapid method for prototyping paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 8 (12), 2146-2150 (2008).
  2. Carrilho, E., Martinez, A. W., Whitesides, G. M. Understanding wax printing: a simple micropatterning process for paper-based microfluidic devices. Anal. Chem. 81 (16), 7091-7095 (2009).
  3. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Butte, M. J., Whitesides, G. M. Patterned paper as a platform for inexpensive, low-volume, portable bioassays. Angew. Chem. Int. Ed. 46 (8), 1318-1320 (2007).
  4. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Whitesides, G. M. Diagnostics for the developing world: microfluidic paper-based analytical devices. Anal. Chem. 82 (1), 2-10 (2010).
  5. Cate, D. M., Adkins, J. A., Mettakoonpitak, J., Henry, C. S. Recent developments in paper-based microfluidic devices. Anal. Chem. 87 (1), 19-41 (2015).
  6. Li, X., Ballerini, D. R., Shen, W. A perspective on paper-based microfluidics: Current status and future trends. Biomicrofluidics. 6, 011301 (2012).
  7. Lisowski, P., Zarzycki, P. K. Microfluidic paper-based analytical devices (µPADs) and micro total analysis systems (µTAS): Development, applications and future trends. Chromatographia. 76, 1201-1214 (2013).
  8. Pollock, N. R., et al. A paper-based multiplexed transaminase test for low-cost, point-of-care liver function testing. Sci. Transl. Med. 4 (152), 152ra129 (2012).
  9. Mentele, M. M., Cunningham, J., Koehler, K., Volckens, J., Henry, C. S. Microfluidic paper-based analytical device for particulate metals. Anal. Chem. 84 (10), 4474-4480 (2012).
  10. Weaver, A. A., et al. Paper analytical devices for fast field screening of beta lactam antibiotics and antituberculosis pharmaceuticals. Anal. Chem. 85 (13), 6453-6460 (2013).
  11. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Carrilho, E., Thomas, S. W., Sindi, H., Whitesides, G. M. Simple telemedicine for developing regions: camera phones and paper-based microfluidic devices for real-time, off-site diagnosis. Anal. Chem. 80 (10), 3699-3707 (2008).
  12. Martinez, A. W., Phillips, S. T., Whitesides, G. M. Three-dimensional microfluidic devices fabricated in layered paper and tape. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105 (50), 19606-19611 (2008).
  13. Vella, S. J., et al. Measuring markers of liver function using a micro-patterned paper device designed for blood from a fingerprick. Anal Chem. 84 (6), 2883-2891 (2012).
  14. Nie, Z., Deiss, F., Liu, X., Akbulut, O., Whitesides, G. M. Integration of paper-based microfluidic devices with commercial electrochemical readers. Lab Chip. 10 (22), 3163-3169 (2010).
  15. Martinez, A. W., et al. Programmable diagnostic devices made from paper and tape. Lab Chip. 10 (19), 2499-2504 (2010).
  16. Connelly, J. T., Rolland, J. P., Whitesides, G. M. "Paper machine" for molecular diagnostics. Anal. Chem. 87 (15), 7595-7601 (2015).
  17. Schonhorn, J. E., Fernandes, S. C., Rajaratnam, A., Deraney, R. N., Rolland, J. P., Mace, C. R. A device architecture for three-dimensional, patterned paper immunoassays. Lab Chip. 14 (24), 4653-4658 (2014).
  18. Fernandes, S. C., Logounov, G. S., Munro, J. B., Mace, C. R. Comparison of three indirect immunoassay formats on a common paper-based microfluidic device architecture. Anal. Methods. 8 (26), 5204-5211 (2016).
  19. Deraney, R. N., Mace, C. R., Rolland, J. P., Multiplexed Schonhorn, J. E. patterned-paper immunoassay for detection of malaria and dengue fever. Anal. Chem. 88 (12), 6161-6165 (2016).
  20. Abramoff, M., Magalhaes, P. J., Ram, S. J. Image processing with ImageJ. Biophotonics Int. 11 (7), 36-42 (2004).
  21. Derda, R., et al. Multizone paper platform for 3D cell cultures. PLoS ONE. 6 (5), e18940 (2011).
  22. Mace, C. R., Deraney, R. N. Manufacturing prototypes for paper-based diagnostic devices. Microfluid. Nanofluidics. 16 (5), 801-809 (2014).
  23. Liu, H., Crooks, R. M. Three-dimensional paper microfluidic devices assembled using the principles of origami. J. Am. Chem. Soc. 133 (44), 17564-17566 (2011).
  24. Kalish, B., Tsutsui, H. Using Adhesive patterning to construct 3D paper microfluidic devices. J. Vis. Exp. (110), e53805 (2016).
  25. Scida, K., Cunningham, J. C., Renault, C., Richards, I., Crooks, R. M. Simple, sensitive, and quantitative electrochemical detection method for paper analytical devices. Anal. Chem. 86 (13), 6501-6507 (2014).
  26. Lewis, G. G., DiTucci, M. J., Baker, M. S., Phillips, S. T. High throughput method for prototyping three-dimensional, paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 12 (15), 2630-2633 (2012).
  27. Kalish, B., Tsutsui, H. Patterned adhesive enables construction of nonplanar three-dimensional paper microfluidic circuits. Lab Chip. 14 (22), 4354-4361 (2014).
  28. Camplisson, C. K., Schilling, K. M., Pedrotti, W. L., Stone, H. A., Martinez, A. W. Two-ply channels for faster wicking in paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 15 (23), 4461-4466 (2015).

Tags

على microfluidics الهندسة الحيوية، العدد 121، الورقية، الأجهزة التحليلية ورقة، μPAD، على microfluidics، المناعية، ELISA، وأشر من الرعاية، وانخفاض التكلفة، والتشخيص، والكيمياء التحليلية
تصنيع أجهزة ميكروفلويديك ثلاثي الأبعاد على الورق ليمونواسايس
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fernandes, S. C., Wilson, D. J.,… More

Fernandes, S. C., Wilson, D. J., Mace, C. R. Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays. J. Vis. Exp. (121), e55287, doi:10.3791/55287 (2017).

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