Çok kanallı mikroakışkan Cihazlar ayırmak Boncuk ve Hücreler Dielectrophoresis ve Laminar Flow

Bu prosedürün genel amacı, baskı devre kartları veya PCB'ler kullanılarak, dielektroforez veya DEP aracılığıyla mikroakışkan cihazlar içindeki hücre ve boncukları manipüle etmektir. Bu işlem, öncelikle PCB elektrotlarının ve mikroakışkan kanalların tasarlanması ve hazırlanmasıyla gerçekleştirilir. Prosedürün ikinci adımı ise PCB mikroakışkan düzeneğinin ve boncuk ile hücre çözeltilerinin hazırlanmasıdır.

Prosedürün üçüncü adımı, kanalların düşük iletkenlikli ortamla doldurulması, ardından boncukların ve hücrelerin yüklenmesidir. Prosedürün son adımı, PCB düzeneğinin güç amplifikatörü ve fonksiyon jeneratörüne bağlanması ve ardından DEP'in başlatılmasıdır. Nihayetinde, DEP kullanımı aracılığıyla mikroakışkan cihazlarda hücrelerin ve boncukların ayrılmasını ve manipülasyonunu gösteren sonuçlar elde edilebilir.

Genel olarak, bu yöntemde yeni olan kişiler zorluk yaşayabilirler; çünkü istenen hücre veya boncuk manipülasyonu için mikroakışkan cihazla birlikte çalışacak etkili bir elektrot geliştirebilmek adına, kullanıcının DEP prensiplerini kavramış olması gerekir. Öte yandan, elektrot olarak PCB'lerin kullanılması, mikroakışkan cihazlarda hücre ve boncuk aktivasyonunu birçok bilimsel disiplin için erişilebilir hale getirir. Bu prosedürün ilk adımı, homojen olmayan bir elektrik alanı oluşturmak amacıyla istenen geometriye sahip baskı devre kartı veya PCB elektrotlarını tasarlamaktır.

Tasarım tamamlandığında, özelleştirilmiş PCB elektrot çiplerini ticari bir üretim tesisi aracılığıyla sipariş edin. Özel yapım PCB ulaştığında, bu gösterim için paketi açın ve inceleyin. PCB 8.4 santimetre uzunluğunda ve 2.1 santimetre genişliğindedir.

Metal elektrotlar beş milimetre genişliğindedir. Bu örnekte elektrotlar, iki uzun metal şeride ve elektrotların birbirinin içine geçtiği 4,5 milimetre uzunluğunda iki çapraz bölgeye sahiptir. Bu interdijite bölgeler, stimülatörden PCB elektroduna bir bağlantı oluşturmak için güçlü ve homojen olmayan bir elektrik alanı üretir.

Elektrodun ucuna 16 gauge bir tel yerleştirin. Teli PCB'nin metal alanında sabitlemek için sıcak bir havya kullanın. Bu işlem teli ısıtır.

Lehimi ısıtılmış tele tutun ve küçük bir miktar lehimin telin içine akmasını sağlayın. Tel lehimle dolduktan sonra, lehim soğurken teli yerinde tutarak havya ile yapılan işlemi sonlandırın. PCB üzerindeki diğer elektrik bağlantısı için lehimleme işlemini tekrarlayın.

Bir sonraki adım, istenen dallanma desenine sahip mikroakışkan kanalları hazırlamaktır. Standart mikro üretim tekniklerini kullanarak, bir silikon gofret ve SU-8 fotoresist yardımıyla kanalları tanımlayan bir ana kalıp oluşturun. Bu ana kalıp, bir giriş kanalına ve üç hedef kanala sahiptir.

Kanalların genişliği 100 micrometers ve kanalların yüksekliği 27 micrometers'tır. Ana kalıp oluşturulduktan sonra, polymethyl LAANE veya PDMS elastomeri, 10'a 1 ağırlık oranında bir kürleme ajanıyla beş dakika boyunca karıştırın. Sıvı PDMS'i önceden hazırlanmış SU eight ana kalıbının üzerine dökün ve sıvı PDMS'i üç dakika boyunca vakuma maruz bırakarak hava kabarcıklarını giderin.

Tüm kabarcıkları tamamen gidermek için gerekirse vakum işlemini tekrarlayın. Gerekirse, fazla kabarcıkları gidermek için bir nitrojen gazı akışı kullanılabilir. PDMS'i bir fırında 70 °C'de iki saat boyunca kürleyin.

Mikroakışkan kanalları içeren P-D-M-S-S tabakasını gofretten ayırmak için bir jilet kullanın. Kanal boşluğu yukarı bakacak şekilde, gofreti kırmamaya dikkat edin. Mikroakışkan cihaza sıvı ve hücre girişi sağlamak için delikler açmak amacıyla bir biyopsi punch'ı kullanın. Kırpın.

Fazla PDMS'i temizleyin. Mikroakışkan aygıtın toz ve kalıntılardan arındırılmış olduğundan emin olmak için kontrol edin. PDMS'i temizlemek için 3M Scotch Magic bant kullanın.

PDMS kanalları ve 80 ile 130 mikrometre kalınlığında temiz bir sıfır numaralı lamel kapağı 1,5 dakika boyunca plazma gazına maruz bırakın. PDMS tabakasını ve lamel kapağını plazma temizleyiciden bir Petri kabına alın; PDMS mikroakışkan kanallar lamel kapağı üzerine gelecek şekilde plazma ile yapıştırın, lamel kapak mikroakışkan düzeneğini 100 santigrat dereceye ayarlanmış bir sıcak plaka üzerinde en az 15 dakika ısıtın. Mikroakışkan cihazın hazırlanmasındaki son adım, PDMS kanalları ve lamel kapağı PCB elektrotlarının üzerine yerleştirmektir.

İşleme, PCB üzerine yaklaşık 10 µL mineral yağı damlatarak başlayın. PCB ile lamel arasında sıkı bir temas sağlamak için, lamelli mikroakışkan kanal düzeneğini, lameli üstte kalacak şekilde yağlanmış PCB'nin üzerine yerleştirin. Yağ ile temas ettiğinde, iyi bir temas sağlamak ve hücre ile boncukların görüntülenmesini engelleyebilecek hava kabarcıklarını minimize etmek için lamelli mikroakışkan düzeneğiye hafifçe bastırın.

Bir diğer önemli adım, deiyonize su içerisinde ağırlık/hacim oranında %8,5 sükroz ve %0,3 glukoz içeren düşük iletkenlikli ortam karışımını hazırlamaktır. Mikroakışkan cihaz artık kullanıma hazırdır; bir pipet kullanarak her bir mikroakışkan kanalı, gerekirse 15 ila 20 µL düşük iletkenlikli ortam ile doldurun. Kanallardaki hava kabarcıklarını gidermek için vakumlu aspirasyon kullanın.

Bir sonraki adım, test partiküllerinin mikroakışkan cihaza aktarılmasıdır. Bu gösterimde, düşük iletkenlikli ortamda mikrolitre başına 550 polistiren boncuk içeren bir süspansiyon kullanılmaktadır; boncuklar zamanla çökelebileceğinden, ajitasyon ile boncukları yeniden süspanse edin. Ardından bir pipet kullanarak, kanal içerisine 200 µL polistiren boncuk süspansiyonu ekleyin.

Bir sonraki adım elektrotları hazırlamak, bir fonksiyon jeneratörünün çıkışını bir AC güç amplifikatörünün girişine bağlamaktır. Ardından amplifikatörün çıkışını elektrot tellerine bağlayın. Kullanıcıları olası şok riskinden korumak için tüm elektrik kablolarını ve düzeneğin yüzeylerini elektrik bandı ile kaplayın.

Fonksiyon jeneratörünü 1 ile 1,5 megahertz arasında bir sinüs dalgası çıkışı üretecek şekilde ayarlayın. Bu düzendeki hücreleri ve boncukları ayırmaya başlamak için DEP'yi başlatın. Giriş kanalı sağ taraftadır ve üç hedef kanal trifurke bağlantıda birbirinden ayrılır.

PCB elektrotları, laminer akış ve DEP olmayan siyah şeritlere karşılık gelir. Boncuklar, akış yokken DEP başlatıldığında esas olarak hareketsiz kalır. Laminer akış açık olduğunda boncuklar PCB elektrotlarına doğru hareket eder ve elektrotlar arasındaki boşluktan uzaklaşır.

Ancak DEP kapalıyken, giriş kanallarından akan boncuklar üç hedef kanal arasında bölünür. DEP başlatıldığında ve laminer akış açık olduğunda, boncuklar yalnızca merkezi kanalda akacak şekilde yönlendirilir. Sonraki videolarda, mikroakışkan cihaz PCB elektrotlarının üzerinde döndürülmüş ve bu durum kanalların yöneliminde bir değişikliğe yol açmıştır.

PCB elektrotları göz önüne alındığında, daha önce PCB elektrotlarına dik olan giriş kanalı, laminar akış açıkken artık elektrotlara neredeyse paraleldir. Ancak DEP kapalıyken boncuklar her üç hedef kanala eşit şekilde girer.

DEP başlatıldığında, boncuklar üçlü çatallanma noktasına yaklaşır ve DEP kuvveti boncukları elektrodun üzerindeki yan kanala çeker. Videodaki sonraki figür seti, mikroakışkan cihazdaki insan kolon adenokarsinomu veya HT 29 hücreleri ile floresan boncukların bir karışımını göstermektedir. Bu DIC görüntüsünde, açık ok laminer akışın yönünü belirtmekte ve kanallar kesikli çizgilerle sınırlandırılmıştır.

Yansıtıcı metal elektrotlar açık renkli arka plan şeridi olarak görülebilir; boncukları görüntülemek için DIC mikroskobisi kullanılmıştır. Parlama. Ölçek yoğunluğu. Hücreleri daha görünür kılmak için görüntüler kullanılmıştır.

Bu şekil, hücrelerin yanı sıra boncukları da görselleştirmek amacıyla parlama ölçekli yoğunluk görüntüsü olarak sunulmuş olması dışında diğer şekille aynı görüntüdür. Yansıtıcı metal elektrotlar bu şekildete sarı ve yeşil şeritler olarak görünmektedir. DEP ile boncuklar, DIC görüntüsünde gösterildiği gibi sağ kanaldan çıkarken, HT 29 hücreleri, DEP başlatılmadan önceki parlama ölçekli görüntüde gösterildiği gibi orta ve sol kanaldan çıkmaktadır. Hücre ve boncuklardan oluşan karışık bir çözelti, tek bir giriş kanalından üç ayrı hedef kanala doğru akmaktadır.

DEP indükledikten sonra, boncuklar ve hücreler seçici olarak ayrı kanallara aktarılır. Bu videoyu izledikten sonra, mikroakışkan cihazlar içerisinde hücrelerin ve boncukların manipülasyonu için diyal elektroforezin uygulanmasına nasıl başlanacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.