Tek Parçacıklar için mikroakışkan tabanlı Hidrodinamik Tuzak

Summary

Bu makalede, hidrodinamik akış dayalı parçacık hapsi mikroakışkan tabanlı bir yöntem mevcut. Biz böylece entegre bir microdevice keyfi parçacıkların hapsi ve mikromanipülasyon sağlayan bir geribildirim kontrol mekanizması kullanılarak bir sıvı durgunluk noktasında kararlı parçacık yakalama göstermektedir.

Abstract

Ücretsiz çözüm tek parçacıklar sınırlandırmak ve manipüle etme yeteneği, temel ve uygulamalı bilim için bir anahtar sağlayan bir teknolojidir. , Optik, manyetik, elektrokinetik ve akustik teknikler dayalı parçacık yakalama yöntemleri, fizik ve biyoloji, moleküler hücre düzeyine kadar uzanan büyük gelişmelere yol açmıştır. Bu makalede, biz sadece hidrodinamik akış dayalı parçacık yakalama ve manipülasyon için yeni bir mikroakışkan tabanlı tekniği tanıtmak. Bu yöntemi kullanarak, uzun süre ölçekler için sulu çözeltileri, mikro ve nano ölçekli parçacıkların yakalama göstermektedir. Hidrodinamik tuzak iki karşıt laminer akışları, yakınsama böylece bir sıvı durgunluk noktası (zero-hız point) ile düzlemsel gerilme akım üreten bir çapraz-slot kanallı geometri ile entegre bir mikroakışkan cihaz oluşur. Bu cihazın, parçacıklar sıvı durgunluk noktada parçacık konumunu korumak için, akış alanının aktif kontrol tuzak merkezinde sınırlı. Bu şekilde, parçacıklar etkili özel bir dahili LabVIEW kodu ile uygulanan bir geri besleme kontrol algoritması kullanılarak ücretsiz çözüm sıkışıp kalırlar. Kontrol algoritması, bir parçacık, parçacık izleme, parçacık ağırlık merkezi konumunun belirlenmesi ve basınç regülatörü kullanarak bir çip üzerinde pnömatik valf uygulanan basıncı düzenleyen sıvı akışının aktif ayar mikroakışkan cihaz görüntü elde oluşur. Bu şekilde, on-chip dinamik ölçüm kapak fonksiyonları, böylece durgunluk noktası konumunu ve parçacık yakalama ince çaplı kontrolü sağlayan göreceli debilerde çıkış kanalları düzenlemektir. Mikroakışkan tabanlı hidrodinamik tuzak parçacık yakalama için bir yöntem gibi çeşitli avantajlar sergiliyor. Hidrodinamik yakalama, kapana kısılmış bir nesnenin fiziksel ve kimyasal özellikleri üzerine özel gereksinimleri olmadan herhangi bir keyfi parçacık için mümkündür. Buna ek olarak, alternatif kuvvet alan tabanlı yakalama yöntemleri kullanarak zor konsantre veya kalabalık parçacık süspansiyonlar bir "tek" hedef nesne, doğumdan hidrodinamik yakalama sağlar. Hidrodinamik tuzak uygulamak için, kullanıcı dostu, kolay ve parçacıkların yakalama ve uzun süre analizi kolaylaştırmak için mevcut mikroakışkan cihazlar eklenebilir. Genel olarak, hidrodinamik tuzak hapsi, mikromanipülasyon ve yüzey immobilizasyon olmaksızın parçacıkların gözlem için yeni bir platform ve ücretsiz çözüm yakalama küçük parçacıkların potansiyel pertürbatif, optik, manyetik ve elektrik alanları için ihtiyacını ortadan kaldırır.

Protocol

Hidrodinamik tuzak parçacık hapsi için iki katmanlı hibrid (polidimetilsiloksan (PDMS) / cam) mikroakışkan cihaz oluşur. Adımlar 1-2 mikroakışkan cihazları imalatı tanımlamak ve 3-4 tartışmak cihaz tasarımı ve işletilmesi Adımları.

1. SU-8 Kalıp İmalat (video gösterilmez)

1. Aseton ve izopropil alkol (IPA) ile iki silikon gofret (3 "çapı) temizleyin.
2. N ₂ ve 65 ° C 'de 1 dakika süreyle kalan nem kaldırmak için bir ocak üzerine koyun Kuru gofret.
3. Akışkan katman için bir ~ 40 mikron kalınlığında kalıp oluşturmak için 4000 rpm'de 30 sn SU-8 2050 fotorezist (PR) ile kat gofret # 1 Spin. Kontrol katmanı iç....

Discussion

Şu mikroakışkan hidrodinamik akış dayalı parçacık manipülasyon için yöntemler, iletişim tabanlı veya temassız yöntemler olarak karakterize edilebilir. Temassız yöntemleri, akış veya ^microeddies 10 dolaşımdaki güveniyor ise İletişim-tabanlı yöntemler, fiziksel sınırlandırmak ve microfabricated kanal ^duvarları 9 karşı parçacıklar hareketsiz sıvı akışını kullanın . Bu çalışmada, sıvı akışı tek eylemini kullanarak ücretsiz çözüm parçacık yakalama için bir yöntem mevcut. Hidrodinamik tuzak mikroakışkan .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
21 gauge künt iğne	Zephyrtronics	ZT-5-021-1-L	port deliklerini delmek için
	BD Biosciences	309585	Vanayı yağ ile doldurmak için
Si gofret	Üniversitesi Gofret		3 & # 8221; P(100) tek tarafı cilalı 380 μ m test sınıfı
Kapak camı	VWR uluslararası	48404-428	24 x 40 mm # 1.5
DAQ kartı	Ulusal Aletler	PCI 6229
Floresan boncuklar	Spherotech, Inc.	FP-2056-2	2.2 μ m Nil kırmızısı
Florinert	3M	FC 40	Florlu taşıyıcı yağ
Ters Mikroskop	Olympus Corporation	IX-71
LabVIEW	National Instruments	Sürüm 9.0f3 (32bit)
Stereo Mikroskop	Leica Microsystems	MZ6	PDMS kontrol katmanını akışkan katmana hizalamak için.
Mekanik Konveksiyonlu Fırın	VWR international	1300U	İki katmanlı monolitik PDMS plakaları oluşturmak için pişirme cihazları için.
Mikroakışkan boru ve konektörler	Upchurch Scientific		1/16 x .020 PFA boru ve süper flanşsız bağlantı parçaları
PDMS	GE Healthcare	RTV 615 A& B
Plazma Odası	Harrick Bilimsel Ürünler A.Ş.	PDC-001
Basınç	Dönüştürücü Oran Hava	DQPV1
Spin Kaplayıcı	Özel Kaplama Sistemleri	G3P-8 Spin Coat Photoresist
	MicroChem Corp.	SU 8 2050
Şırınga Pompası	Harvard Aparatı	PHD 2000 Programlanabilir
	Ulusal Aletler	BNC 2110	Basınç regülatörüne analog çıkış ve okuma için.
UV Kolimasyonlu Işık Kaynağı ve Pozlama Sistemi	OAI	Model 30 Gelişmiş Işık Kaynağı