Name: Mikroakışkan bir Picoinjection Metal Elektrotlar olmadan Damlalar (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-18T18:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 20 s
Description: Öğrenin mikroakışkan damlalara reaktif enjekte etme yöntemini metal elektrot kullanmadan. Bu teknik, pikolitre çözünürlüğünde hassas hacim kontrolü sağlayarak cihaz üretimini basitleştirir.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma ucsf, Kantitatif Biosciences&#39;den (QB3) için Kaliforniya enstitüde Biyomühendislik ve Terapötik Bilimleri Bölümü tarafından desteklenen edildi Rogers Aile Vakfı Gap Ödülü Bridging.

1.. Deneysel dayanarak Tasarım Cihaz Boyutları ve Topolojili Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) yazılımı kullanma İhtiyaçları Not: küresel damlacıkların daha küçük seçim emülsiyon Kanal çapları. Bu, bir silindirik ya da &quot;sosis&quot; şekil damlacıklar zorlar ve daha etkili picoinjection sağlar. Bizim amaçlarımız için, çapı 50 mikron idi damlacıkları için 30 x 30 mikron kanalları tasarlanmıştır. <ol><li> Model picoinjection yer (ler) gereksizdir gibi metal elektrotlar için kanallar, kaldırılır hariç Abate et al. 3 ile tarif edilenler sonra. </li><li> Faraday Hendek picoinjection site (ler) ve elektrik alanında damlacıklarını kalkan şekilde yukarı emülsiyon arasındaki çalıştırın (Şekil 1) olarak hizmet kanalları ekleyin. Not: Bu istenmeyen birleştirilmesini engeller. </li></ol> Yumuşak Photolith kullanarak, 2. Fabrikasyona Devicesographic Teknikleri <ol><li> Mevcut ticari hizmetlerini kullanarak CAD dosyası dayalı bir şeffaflık fotolito maskesi oluşturun. </li><li> Daha önce 4 açıklandığı gibi photomask ile, bir aygıt ana üretmek için silikon gofret photoresist&#39;i tedavi. </li><li> PDMS 5 cm polistiren Petri kabındaki bulunan aygıt yöneticisi üzerinde kür maddesi (11:01 oranı) ile karıştırılır dökün. </li><li> Herhangi bir hava kabarcıklarını çıkarmak için yaklaşık 15 dakika boyunca bir vakumlu desikatör içinde PDMS ile ana yerleştirin. </li><li> 1 saat için bir 95 ° C fırına yerleştirerek PDMS cihazı Cure. Seçenek olarak ise, PDMS 24 saat sonra oda sıcaklığında tedavi olacaktır. </li><li> Bir cerrahi bıçak ile çevresine kesme ve dikkatle ustadan cihazı soyma aygıtı kaldırın. </li><li> Giriş yumruk ve bir 0.5 mm biyopsi yumruk kullanarak PDMS içine delik çıkış. </li><li> Bir plazma birleştirme düzeni 4 kullanarak bir cam mikroskop lamı cihazı bağ. </li></ol> 3.. Hava Basıncı hazırlayınAkışkan ihtiva eden bir hazne basınç altında tutmak için kontrol Pompa <ol><li> 2.7 mm iç çaplı polietilen boru uzunluğu boyunca pompa çıkışını örneğin basınçlı hava çıkar ki değiştirin. </li><li> Bu tür boru Luer-lock arkasındaki meme üzerinde lümen uyarak bir luer-lock şırınga ucunda sona erer Construct. </li><li> Luer-lock parçacığı ve epoksi ile boru arasındaki boşluğu doldurarak Seal. </li><li> 27.5 G iğne takın. </li></ol> 4.. Biyo-uyumlu yüzey aktif madde 7 Çözünmüş Sulu bir tek dağılımlı emülsiyon% 2 (ağırlık / ağırlık) ile inert bir fluorinatlı taşıyıcı yağ içerisinde süspanse edildi (su içinde yağ) damlacıklar hazırlayın Bu damlacıklar içerdiği spesifik reaktifler uygulamaya bağlıdır <ol><li> Tekrar enjeksiyon için hazırlık olarak, bir 27.5 G iğne ile bir 1 ml şırınga içine emülsiyonu yükleyin. </li><li> , Bir şırınga pompası ve şırınga elde edin (iğne yukarı) dikey olarak yönlendirmek pompa. NotBu yönlendirme damlacıklar, taşıyıcı yağ üzerinde bir tabaka paketi neden olur. Pompa çalışmaya başladığında, damlacıklar bunların altındaki yağ tabakası ile yüksek hacimli kısmını şırınga dışına itilmiş olacaktır. </li></ol> 5.. Mikroakışkan Chip Introduction to Reaktiflerini hazırlayın <ol><li> Bir biyopsi yumruk, iğne, ya da matkap kullanarak 15 ml santrifüj tüpüne (bir vidalı kapak ile herhangi bir kap yeterli olacaktır) bir kap içine üç 0.5 mm delikler. </li><li> Bu tüpün alt ulaşmak ve böylece deliklerin içinden geçen bir 0.5 mm çaplı tel elektrot ve PE-2 bir boru ~ 20 cm uzunlukta yerleştirin. </li><li> Kalan delik, bu sıvı seviyesinin üzerinde kalan örneğin bu PE boru donanımının bir ~ 20 cm uzunlukta bir ~ 2.5 cm iplik. </li><li> UV ile sertleştirilen epoksi ile başlığın üst kısmında herhangi bir boşluk kapatın. </li><li> Kap picoinjection sıvı ve vida ile tüp doldurun. </li><li> Ekin ile boru kısa uzunluğuna hava basınç kontrol pompa çıkışınılümen içine iğne ing. İğne rahatça oturmalıdır. </li><li> Faraday Hendek olarak hizmet etmek üzere 1 M NaCI ile bir 1 ml şırınga doldurun. </li><li> 27.5 G iğne bağlayın ve bir şırınga pompası şırınga sabitleyin. </li><li> , Taşıyıcı / ayırıcı yağ ile başka bir 1 ml şırınga doldurun 27.5 G iğne bağlamak ve bir şırınga pompası sabitleyin. </li></ol> 6. Picoinjection için mikroakışkan Aygıt hazırlayın <ol><li> Mikroakışkan çip üzerinde picoinjection sıvı giriş portuna enjeksiyon sıvısı kabından çıkış boru (daha uzun uzunluk) takın. </li><li> PE boru uzunluğu ile mikroakışkan çip üzerinde Faraday Hendek için giriş noktasına 1 M NaCl ihtiva eden şırınga bağlayın. </li><li> PE boru uzunluğu ile mikroakışkan çipin giriş portuna taşıyıcı yağı içeren şırınga bağlayın. </li><li> Mikroakışkan çip üzerinde emülsiyon çıkış portuna PE boru yerleştirin. Boru, bir emülsiyon toplama kabı içinde sona, ne gerekenmally 1.5 ml santrifüj tüpü. </li><li> Mikroakışkan çip üzerinde Faraday Hendek için çıkış portuna PE boru yerleştirin. Boru olmayan bir iletken ve bir kısa devreyi önlemek için elektriksel olarak yalıtılmış bir kapta sonlandırmak gerekir. </li><li> Picoinjection sıvısı içine metal elektrot timsah kelepçe ile yüksek gerilim (HV) yükselticinin çıkışını. </li><li> 1 M NaCl ihtiva eden şırınga iğnesinin metaline timsah klip ile HV amplifikatörün toprak elektrotu bağlayın. </li></ol> Mikroakışkan Chip içine 7. Infuse Reaktifler <ol><li> 100 &#39;lik bir oranda, cihaza 1 M NaCl (Faraday Hendek) tanıtılması ul / saat. </li><li> Cihaz ölçüleri için uygun fiyatla damlacık emülsiyonu ve taşıyıcı yağ tanıtmak. Bizim demo cihaz için, biz sırasıyla damla ve yağ 200 ile 400 ul / saat, tanıtmak. Akış hızları damlacıklar ayrılır düzenli aralıklarla picoinjector geçmesine izin vermelidirtaşıyıcı yağ bir boşluk ile. </li><li> Picoinjection deliği akışkan basıncı damlacık kanalı ile mekanik denge içinde olduğu şekilde picoinjection sıvıya uygulanan basıncın ayarlayın. Not: Bu basınç (Laplace basıncı) olarak, enjeksiyon sıvı kapalı tomurcuklanma ve (Şekil 2), kendi damla oluşturmaksızın damlacık kanal içine çıkıntı gerekir. Yukarıda tarif edilen bu akış oranları olarak, enjeksiyon yerinde dengenin elde edilmesi için, enjeksiyon sıvıya ~ 13 psi bir basınç uygulamak. </li></ol> 8. Picoinjection başlayın <ol><li> Damlacıkları enjeksiyon deliği geçerken, uygulamak 0-10 V, 10 kHz, AC sinyali HV-amplifikatör tarafından 1,000 x (Şekil 3) yükseltilir. </li><li> Uygulanan gerilim genliğini değiştirerek enjeksiyon hacmi modüle. Not: Yükseköğretim gerilimler damlacıkları tanıştırmak için daha akışkan için izin vermelidir. Bizim test, biz gerilimlerde kararlı ve tutarlı enjeksiyon gözlemlemek olabilirara 100 ve 3000 V 10-500 mM (Şekil 4) arasında değişen NaCl enjeksiyon çözeltileri kullanılmıştır. </li></ol>

<ol><li>Kritikou, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((It%27s+cheaper+in+the+Picolab%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Genet%22%5BJournal%5D)">It's cheaper in the Picolab.</a> Nat. Rev. Genet. 6 (9), (2005).</li>
<li>Ahn, K., Agresti, J., Chong, H., Marquez, M., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrocoalescence+of+drops+synchronized+by+size-dependent+flow+in+microfluidic+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Electrocoalescence of drops synchronized by size-dependent flow in microfluidic channels.</a> Appl. Phys. Lett. 88 (26), (2006).</li>
<li>Abate, A. R., Hung, T., Mary, P., Agresti, J. J., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+injection+with+microfluidics+using+picoinjectors%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U+S+A%22%5BJournal%5D)">High-throughput injection with microfluidics using picoinjectors.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 107, 19163-19166 (2010).</li>
<li>Harris, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+a+microfluidic+device+for+the+compartmentalization+of+neuron+soma+and+axons%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Fabrication of a microfluidic device for the compartmentalization of neuron soma and axons.</a> J. Vis. Exp. (7), (2007).</li>
<li>Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+microfluidic+systems+in+poly%28dimethylsiloxane%29%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane).</a> Anal. Chem. 70 (23), 4974-4984 (1998).</li>
<li>O'Donovan, B., Eastburn, D. J., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrode-free+picoinjection+of+microfluidic+drops%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Electrode-free picoinjection of microfluidic drops.</a> Lab on a Chip. 12 (20), 4029-4032 (2012).</li>
<li>Holtze, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biocompatible+surfactants+for+water-in-fluorocarbon+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Biocompatible surfactants for water-in-fluorocarbon emulsions.</a> Lab on a Chip. 8 (10), 1632-1639 (2008).</li>
<li>Chung, C., Lee, M., Char, K., Ahn, K., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Droplet+dynamics+passing+through+obstructions+in+confined+microchannel+flow%5BTitle%5D)+AND+%22Microfluid.+Nanofluid%22%5BJournal%5D)">Droplet dynamics passing through obstructions in confined microchannel flow.</a> Microfluid. Nanofluid. 9, 1151-1163 (2010).</li>
<li>Herminghaus, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamical+instability+of+thin+liquid+films+between+conducting+media%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Dynamical instability of thin liquid films between conducting media.</a> Phys. Rev. Lett. 83 (12), 2359-2361 (1999).</li>
<li>Priest, C., Herminghaus, S., Seemann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+electrocoalescence+in+microfluidics%3A+Targeting+a+single+lamella%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Controlled electrocoalescence in microfluidics: Targeting a single lamella.</a> Appl. Phys. Lett. 89 (13), 134101-134103 (2006).</li>
<li>Florent, M., Siva, A. V., Hao, G., Dirk, E., Frieder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrowetting-controlled+droplet+generation+in+a+microfluidic+flow-focusing+device%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys%3A+Condens.+Matter%22%5BJournal%5D)">Electrowetting-controlled droplet generation in a microfluidic flow-focusing device.</a> J. Phys: Condens. Matter. 19 (46), (2007).</li>
<li>Eastburn, D. J., Sciambi, A., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Picoinjection+enables+digital+detection+of+RNA+with+droplet+rt-PCR%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Picoinjection enables digital detection of RNA with droplet rt-PCR.</a> PLoS ONE. 8 (4), (2013).</li>
</ol>

Biz tamamen bizim deneylerde uygulanan gerilim ve enjeksiyon hacmi arasındaki ilişkinin arkasında tam fiziksel mekanizmasını anlamıyorum. Laboratuarın ilgi ve uzmanlık ilgili alanlarda bu kalan soruyu takip için çok uygun değildir. Biz bu olguyu keşfetmek için daha fazla fizik ve mühendislik zekası ile bu teşvik ediyoruz.

Enjeksiyon hacmi ile uygulanan voltaj arasındaki ilişki onlar enjektör geçerken cihazın boyutları, picoinjection sıvının cihazın molarite için picoinjection akışkan taşıyan boru uzunluğu ve damlacıkların hızı dahil olmak üzere birçok faktöre bağlıdır. Bu nedenle biz hacmi / gerilim ilişkisi gerilim ve molaritede çalışma aralıkları kenarlarında enjeksiyon hacimlerini ölçerek picoinjection her koşudan önce karakterize öneririz. Buna ek olarak, daha yüksek bir voltaj ve enjeksiyon sıvısı molariteleri biz picoinjection sıvı...

Damlacık bazlı Mikroakiskan olarak, mikron çaplı damlacıkların sulu bir biyolojik reaksiyonları için &quot;test tüpleri&quot; olarak kullanılır. Küçük damlacıklar olarak reaksiyonların gerçekleştirilmesi için avantaj her damla reaktif sadece birkaç pl kullanır ve, mikroflüidik ile damla oluşturulabilir ve kilohertz oranlarında 1 işlenmiş olmasıdır. Birlikte, bu özellikler tek tek hücreler, nükleik asit molekülü ya da toplam malzemenin ul dk &#39;lık bir madde ifa edilecek olan bileşiklerle tepkimeye milyonlarca izin verir. Bu gibi uygulamalar için damla kullanmak, teknikleri damla reaktiflerin kontrollü hacim ekleme için gerekli olan; Bu tür işlemler test tüplerine pipetle benzerdir. Tepkime maddesi bir damla bir elektrik alanı uygulamak suretiyle hedef damla ile birleştirilmiş olup, burada bu gerçekleştirmenin bir yöntemi, electrocoalescence olduğunu. Elektrik alanı damlaların arabirimlerde yüzey aktif madde moleküllerinin bir düzenleme bozar indince film istikrarsızlık ucing ve 2, aksi stabil olduğu emülsiyonlarda birleşmesini tetikleme. Elektriksel olarak indüklenen birleştirilmesi de picoinjector, bir basınçlı akış kanalı 3 son olarak damlalar halinde reaktifler enjekte eden bir cihazın tasarımında yararlanılır. Elektrik alanı uygulamak için, picoinjector cihazlar metal elektrotlar kullanan, ancak sıvı-lehim telleri kolayca kanalda hava kabarcıkları veya toz ve diğer enkaz tehlikeye gibi microfluidic cips içine metal elektrotların entegrasyonu genellikle karmaşık ve hata eğilimli süreci yanı sıra, stres kırıkları ya da cihaz kurulumu sırasında eğilme. Burada imalatı basit ve daha sağlam hale metal elektrot kullanmadan picoinjection gerçekleştirmek için bir yöntem sunuyoruz. Birçok biyolojik reaktif çözündürüldü elektrolitler içeren ve iletken olduğu picoinjection tetiklemek için, bunun yerine, bir elektrot olarak enjeksiyon sıvı kendisini kullanır. Biz de &quot;Faraday Moa eklemekevrensel bir zemin (Şekil 1) olarak cihaz ve hareket hassas bölgeleri korumak için t &quot;. Hendek elektriksel bir zemin sağlayarak istenmeyen damlacık birleşmesini engelleyerek picoinjection sitenin üst damlacıkları ayırır. Bizim tekniğin bir yararı olduğunu damla enjekte hacmi uygulanan sinyal ayarlama ayarlanabilir sağlayan, uygulanan voltajın büyüklüğüne bağlıdır. Biz yumuşak fotolitografik teknikleri 4,5 kullanılarak poli (dimetilsiloksan) bizim cihazları (PDMS) imal. Yaklaşımımız reçine, plastik ve epoksiler gibi diğer malzemelerden imal cihazlar ile uyumludur. Kanallar yükseklikleri ve damlacıklar çapı 50 um (65 ul) ile birlikte çalışmak için uygun olan, 30 um genişlikleri vardır. Biz yöntemleri descr benzer 0.50 mm biyopsi yumruklar ile cihaz imalat sırasında oluşturulan liman içine yerleştirilen polietilen boru (0.3/1.09 mm iç / dış çap) ile reaktiflerin tanıtmakIBED önce 5. Enjeksiyon sıvısının tam makyaj spesifik uygulamaya bağlıdır. Sıvının sadece ihtiyaç picoinjector iletilecek elektrik sinyali için yeterli iletkenliğe üretmek üzere yeterince yüksek konsantrasyonlarda çözülür elektrolitler içerir. Tezgah test olarak, bu değer, ve sıvı iletkenlik özel cihaz boyutları ve uygulanan voltajın büyüklüğüne bağlı olsa da, 10 mM &#39;den daha büyük bir iyon konsantrasyonu, 6, yeterli gerektiğini bulduk.

<table><tbody><tr><td>1 ml Luer-Lok & trade; şırıngalar</td><td>BD Medical</td><td>309628</td><td></td></tr><tr><td>LocTite UV ile kürlenmiş yapıştırıcı</td><td>Henkel</td><td>35241</td><td></td></tr><tr><td>PE-2 boru</td><td>Bilimsel Ürünler</td><td>BB31695-PE/2</td><td></td></tr><tr><td>Novec HFE-7500</td><td>3M</td><td>98-0212-2928-5</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S9888</td><td></td></tr><tr><td>1.5 ml santrifüj tüpleri</td><td>Eppendorf</td><td>22363531</td><td></td></tr><tr><td>BD Falcon 15 ml tüp</td><td>BD Biosciences</td><td>352097</td><td></td></tr><tr><td>Hava basıncı kontrol pompası</td><td>Control Air Inc.</td><td></td><td>DAQ ve kontrol yazılımının kontrolü altında bir tane öneriyoruz</td></tr><tr><td>Şırınga pompaları</td><td>New Era</td><td></td><td>1 ml şırınga tutabilmeli ve 100 & # 956 kadar düşük hızlarda akabilmelidir; l/saat</td></tr><tr><td>HV-amplifikatör</td><td></td><td></td><td>0,01 ile 10 V arasındaki sinyallerin 1.000x amplifikasyonunu yapabilmelidir</td></tr><tr><td>Plazma bağlayıcı/temizleyici</td><td>Harrick Plasma</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3" silikon gofretler</td><td>Sigma Aldrich</td><td>647535</td><td></td></tr><tr><td>PDMS</td><td>Dow Corning</td><td></td><td>Sylgard 184, kürleme maddesi ile dahil edilmelidir</td></tr><tr><td>SU-8 fotorezist</td><td>MicroChem</td><td></td><td>Viskozite cihaz boyutlarına bağlıdır</td></tr></tbody></table>

mikroakışkan bir picoinjection metal elektrotlar olmadan damlalar

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

Microfluidic damla içine reaktifler picoinjecting için mevcut yöntemler mikroakışkan çip entegre metal elektrot gerektiren. Bu elektrotların entegrasyonu cihaz imalat işlemine, hantal ve hata eğilimli adımları ekler. Bu picoinjection sırasında metal elektrotlar ihtiyaçlarını ortadan kaldıran bir teknik geliştirdik. Birçok biyolojik reaktif çözündürüldü elektrolitler içeren ve iletken olduğu Bunun yerine, bu, bir elektrot olarak enjeksiyon sıvı kendisini kullanır. Elektrotları ortadan kaldırarak, cihaz imalat süresi ve karmaşıklığı azaltmak ve cihazlar daha sağlam yapmak. Buna ek olarak, yaklaşım ile, enjeksiyon hacmi picoinjection çözeltiye uygulanan gerilimine bağlıdır; Bu bizi hızla uygulanan gerilimi modüle tarafından enjekte sesini ayarlayabiliyorsunuz. Biz teknik tamponlar, enzimler, ve nükleik asitler de dahil olmak üzere ortak bir biyolojik bileşikler içeren reaktifler ile uyumlu olduğunu gösterir.

Mikroskobik görüntüler picoinjection sıvının elektrifikasyon enjeksiyonu (Şekil 2) tetiklemek için yeterli olduğunu picoinjection sitesi Show&#39;da alınır. Enjekte edilen hacim, daha yüksek enjeksiyon hacimleri izin veren daha yüksek bir voltaj ile, uygulanan voltajın genliğini modüle edilmesiyle kontrol edilebilir. (Şekil 3) enjeksiyon sıvı üç molariteleri temsil için uygulanan voltajın büyüklüğüne karşı enjeksiyon hacmi arsa. Hızı bizim yöntemini göstermek için, biz seçici varlığında...

Biz metal elektrot gerektirmez microfluidic damla picoinjecting için bir teknik geliştirdi. Gibi, bizim teknik içeren cihazlar imal ve kullanımı basittir.

Mikroakışkan bir Picoinjection Metal Elektrotlar olmadan Damlalar

Existing methods for picoinjecting reagents into microfluidic drops require metal electrodes integrated into the microfluidic chip. The integration of ...

Bu prosedürün genel amacı, reaktiflerin yağ içindeki su damlacıklarına hassas ve kontrollü bir şekilde enjekte edilmesini sağlayan ve piko enjeksiyon olarak bilinen işlemi gerçekleştirebilen mikroakışkan çipleri tasarlamak, üretmek ve kullanmaktır. Bu işlem, öncelikle küresel damlacıkların çapından daha dar bir emülsiyon kanalına sahip ve damlacıkları inert taşıyıcı yağ içerisinde eşit aralıklarla yerleştiren bir cihaz tasarlanarak gerçekleştirilir. İkinci adımda, su ve yağ damlacıkları cihaza aktarılarak enjeksiyon bölgesine doğru akışa bırakılır.Enjekte edilecek reaktifleri içeren dik bir kanal. Ardından, damlalar enjeksiyon bölgesinden geçerken, damlaların ve enjeksiyon sıvısının birleşmesini sağlamak amacıyla enjeksiyon sıvısına yüksek voltaj uygulanır. Uygulanan voltajın büyüklüğü ayarlanarak, enjekte edilen reaktif hacminin pikolitre çözünürlükte hassas bir şekilde kontrol edilebileceğini gösteren sonuçlar elde edilmiştir. Bu teknik, metal elektrot ihtiyacını ortadan kaldırarak cihazlarımızın fabrikasyonunu basitleştirme ihtiyacından doğmuştur.Mevcut tekniklere göre avantajları şunlardır: cihaz tasarımının, üretiminin ve kullanımının kolaylığı ve basitliği. Önceki yöntemlerde kullanılan metal elektrotlar, kırılmaya meyillidir ve üretim sırasında kanallardaki toz ve kalıntılara karşı hassastır. Elektrotları ortadan kaldırarak cihazlarımızı daha dayanıklı hale getirdik ve üretim verimliliğimizi artırdık. İlk adım, deneyin ihtiyaçlarına göre bir mikroakışkan çip tasarlamaktır.Daha sonra fotolitografi tekniklerinden yararlanabilmek için bu işlemde bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanın. Bu çip tasarımı, daha etkili piko enjeksiyon sağlamak amacıyla, kullanılacak küresel damlacıklardan daha küçük emülsiyon kanallarına sahiptir. Piko enjeksiyon bölgesi, literatürde bulunan ve metal elektrotları çıkarılmış bir tasarıma dayanmaktadır.Ek kanallar, akış yönündeki damlacıkları elektrik alanından korumak için bir Faraday hendeği görevi görür. Tasarım tamamlandıktan sonra, cihazları üretmek için yumuşak fotolitografi tekniklerini kullanın, ardından cihazları bir cam mikroskop lamına yapıştırarak kullanıma hazır hale getirin. Sıvı içeren rezervuarı basınçlandırmak için bir hava basınç kontrol pompası hazırlayın.Bunu, basınçlı havanın 2,7 milimetre iç çapındaki bir polietilen tüp boyunca çıkış yapacağı şekilde pompa çıkışını modifiye ederek gerçekleştirin. Tüpü, bir şırınga ucunun arkasındaki meme üzerine yerleştirerek sonlandırın. Şırınga ile tüp arasındaki boşluğu epoksi ile mühürledikten sonra, deney için uygun reaktifleri kullanarak 27,5 gauge bir iğne takın.Taşıyıcı yağ içerisinde askıda bulunan sulu damlacıklardan oluşan homojen bir emülsiyon hazırlayın. Emülsiyonu, 27,5 gauge bir iğne ile donatılmış bir mililitrelik bir şırıngaya doldurun. Ardından şırıngayı bir şırınga pompasına sabitleyin ve iğnesi yukarı bakacak şekilde yönlendirin.Bir sonraki adım, mikroakışkan cihaza yerleştirilecek reaktiflerin ve bunların rezervuarlarının hazırlanmasıdır. 15 mililitrelik bir santrifüj tüpü ve kapağı ile başlayın. Kapağa üç adet 0,5 milimetre çapında delik açmak için bir biyopsi pensi veya uygun başka bir alet kullanın.0,5 milimetre çapında ve santrifüj tüpünden birkaç santimetre daha uzun bir tel elektrot hazırlayın. Bu elektrodu kapağın bir deliğine yerleştirin. Elektrodun tüpün tabanına ulaştığından ve üst kısmın birkaç santimetre dışına çıktığından emin olun.Ardından, yaklaşık 20 santimetre uzunluğunda bir polietilen tüp hazırlayın. Bunu ikinci bir deliğe yerleştirin. Bu tüp de, kalan delikteki tüpün tabanına ulaşmalıdır.Yaklaşık 2,5 santimetre uzunluğundaki polietilen tüpü geçirin. Bu tüp, sıvı seviyesinin üzerinde kalacaktır. Kapaktaki boşlukları kapatmak için UV ile kürlenen epoksi uygulayın.Kürleme işlemi tamamlandığında, tüpü burada istenen piko enjeksiyon sıvısı olan 100 millimolar sodyum klorür ile doldurun ve kapağı vidalayın. Hava basıncı kontrol pompasının çıkışını, kapaktaki daha kısa olan hortum parçasına bağlayın. İğne lümene yerleştirildiğinde, iğne sıkıca oturmalıdır.Santrifüj tüpünü tutucusuna yerleştirin. Bir mililitrelik şırıngayı bir molar sodyum klorür ile doldurun. Faraday hendeği sıvısı olarak görev yapması için 27,5 gauge bir iğne bağlayın ve şırıngayı bir şırınga pompasına sabitleyin.Bir adet daha bir mililitrelik şırıngayı taşıyıcı ara boşluk yağı ile doldurun. 27,5 gauge bir iğne takın ve şırıngayı bir şırınga pompasına sabitleyin. Bu aşamada, mikroakışkan çipe bağlantılar yapılabilir.Öncelikle, çipin düz bir yüzey üzerine sabitlendiğinden emin olun. Ardından, enjeksiyon sıvısı kabından gelen uzun tüpün açık ucunu çipe getirin. Bu tüpü, mikroakışkan çip üzerindeki piko enjeksiyon sıvısı giriş portuna bağlayın.Ardından, sodyum klorür içeren şırıngaya polietilen tüp takın ve tüpü çipe kadar uzatın. Tüpü, Faraday hendeğinin giriş portuna bağlayın. Ayrıca, taşıyıcı yağ içeren şırıngayı cihaz üzerindeki giriş portuna bağlamak için tüp kullanın.Emülsiyon çıkış portundan gelen bir tüpü bir toplama kabına yönlendirin. Son olarak, Faraday hendeğinin çıkış portunu iletken olmayan, elektriksel olarak izole edilmiş bir kaba bağlamak için boru kullanın. Sonuçta, mikroakışkan çip şu şekilde görünür.Şimdi yüksek voltajlı bir amplifikatörün toprağından bir kablo alın ve bunu sodyum klorür içeren şırınganın iğnesine kadar uzatın. Kabloyu iğneye sabitlemek için bir timsah klips kullanın. Amplifikatörün yüksek voltaj çıkışından piko enjeksiyon sıvısına daldırılmış elektroda başka bir kablo uzatın.Amplifikatöre giriş bağlantısını yapmak için bir timsah klips kullanın. Yazılım kontrollü bir dalga formu üretecinin bilgisayar çıkışını kullanın. Sisteme, 1 molar sodyum klorür faraday mote sıvısını saatte 100 µL hızla cihaza vererek infüzyona başlayın.Ardından, damlacıkların piko enjektörden düzenli aralıklarla, aralarında taşıyıcı yağ boşluğu olacak şekilde geçmesini sağlamak için damlacık, emülsiyon ve taşıyıcı yağı başlatın. Piko enjeksiyon orifisindeki sıvının, damlacık kanalına doğru şişkinleşecek ancak kendi damlalarını oluşturacak şekilde kopmayacağı şekilde piko enjeksiyon sıvısına uygulanan basıncı ayarlayın. Yüksek voltaj amplifikatörü tarafından bin kat yükseltilecek, 0 ila 10 volt genliğe sahip 10 kilohertz'lik bir AC sinyali üretmek için dalga formu jeneratörünü kullanın.Piko enjeksiyon gerçekleştirmek için, bu sinyali damlacıklar enjeksiyon orifisinden geçerken uygulayın ve genliği bir parametre olarak kullanın. Bu film, floresan boyanın varlığına bağlı olarak damlacıkların seçici enjeksiyonunu göstermektedir.Bu örnekte, enjektörden saniyede 200 damla geçmiştir ancak uygun bir damlacık tespit mekanizmasıyla saniyede 10.000'e kadar olan hızlar mümkündür. Bu şekiller, farklı molaritedeki enjeksiyon sıvıları için uygulanan voltajın bir fonksiyonu olarak enjekte edilen hacim oranını göstermektedir. Daha yüksek voltajların, koalesansın daha erken başlamasına neden olduğu, bunun da enjeksiyon sürelerinin ve hacimlerinin artmasına yol açtığı düşünülmektedir.Bu iki boyutlu ısı haritası, iyonik çözelti molaritesi ile enjeksiyon hacimlerine ulaşmak için gereken voltaj arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Düşük molariteli çözeltiler, enjeksiyon noktasındaki elektrik alanını daha kolay azalttıkları için daha yüksek voltajlar gerektirir. Bu videoyu izledikten sonra, damlacıklarınıza reaktiflerin hassas ve kontrol edilebilir şekilde enjekte edilmesini sağlayan mikro akışkan cihazların nasıl hızlı ve güvenilir bir şekilde tasarlanacağı ve üretileceği konusunda iyi bir anlayış kazanmış olmalısınız.Yüksek voltajla çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini unutmayın; uygun topraklama, kişisel koruyucu ekipman ve yerleşik hata koruma sistemleri gibi önlemler her zaman uygulanmalıdır.

picoinjection-of-microfluidic-drops-without-metal-electrodes

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Roman mikroakışkan sistemi pasif pompalama olgusu ve kullanıcı kontrollü bir sıvı iletim sistemi kullanılarak geliştirilmiştir. Bu mikroakışkan sistem kullanımı düşük maliyetli, kolay, hacimsel hassasiyet, yüksek hız, tekrarlanabilirlik ve otomasyon verilen biyolojik uygulamalar geniş bir yelpazede kullanılan olma potansiyeline sahiptir.

Mikroakışkan Cihazlar Pasif pompalanması için Yüksek Hızlı Damlacık tabanlı Dağıtım Sistemi

Kaynak: Vanegas, M. I., et al. Kombine İlaç İnfüzyonu ve Elektrofizyolojisi için Mikroinjectrode Sistemi. J. Vis. Uzm. (2019)Bu videoda, hassas hacim takibi için yağ bazlı bir işaretleyici solüsyon kullanan ve eş zamanlı nöral kayıt ve ilaç infüzyonu sağlayan bir kılcal tüp aracılığıyla ilaç solüsyonu sağlayan mikroelektrot tabanlı bir mikroakışkan cihaz gösterilmektedir.

Kombine İlaç İnfüzyonu ve Elektrofizyolojisi için Mikroakışkan Tabanlı Mikroinjectrode Sistemi

Sahada ıslatma cihazlarının (Field-DW) imalatı ve çalıştırılması için protokolün yanı sıra, elektrik alanlarının damlacık içerikleri üzerindeki etkilerinin ön çalışmaları açıklanmaktadır.

Azaltılmış Damlacık-yüzey etkileşiminden yararlanarak Dijital Mikroakiskan içinde Bioanalytes ulaşımı optimize etmek

Biz indüktif eşleşmiş plazma kütle spektrometresi (ICPMS) için ayrı bir damlacık örnek giriş sistemi sunuyoruz. Bu 90 ila 7000 Hz arası frekanslarda 40-60 um boyut aralığında yüksek tek dağılımlı damlacıklarını üreten ucuz ve tek kullanımlık mikroakışkan çip dayanmaktadır.

ICPMS Numune Giriş için mikroakışkan Chip

Bir elektrolit içindeki sıvı metalin arayüzey enerjisini, bir yüzey oksit tabakasının elektrokimyasal birikimi (veya uzaklaştırılması) yoluyla kontrol etmek için bir yöntem sunuyoruz. Bu basit yöntem, arayüzey enerjisini mütevazı voltajlar kullanarak hızlı, önemli ölçüde ve geri dönüşümlü olarak ayarlayarak galyum bazlı sıvı metallerin kılcal davranışını kontrol edebilir.

Bir Yöntem Yüzey Oksidasyon ve İndirgeme yoluyla Sıvı Metal Yüzey Gerilim işleyin

Birden mikroakışkan kanallarda parçacıkların algılama ve boyutlandırma multipleks için, kod bölmeli çoklu erişim (CDMA) ile rezistif darbe algılama (RPS) birleştiren entegre bir yüzey elektrot ağı ile mikroakışkan platformu göstermektedir.

Parçacıkların Mekansal Takip için Çoklanmış Elektronik Algılama ile mikroakışkan Platformu

Elektrofizyoloji ve deneysel probların (yani nanosensörler, mikroelektrotlar) isteğe bağlı ilaç infüzyonu için tasarlanmış bir mikroenjekrode sistemi salıyoruz. Yaygın olarak bulunan mikroakışkan bileşenler, sondayı içeren bir kanülle birleştiğinde. Makak korteksindeki mussimol infüzyonu sırasında elde edilen sonuçlarla birlikte mikroenjekrode konstrüksiyonu için adım adım protokol dahildir.

Kombine İlaç İnfüzyonu ve Elektrofizyolojisi için Mikroenjekrode Sistemi

Kullanıcıların birden fazla deney gerçekleştirmesine ve dijital mikroakışkanlar üzerinde uygulamalı deneyim kazanmasına olanak tanıyan bir eğitim kiti açıklıyoruz.

Bilim Eğitimi için Dijital Mikroakışkanlar Damlacık Aktüasyonuna Dayalı Çok Yönlü Bir Kit

Burada, kontrollü damla boyutuna sahip yüksek monodispers emülsiyonlar üretmek için kullanılan cam bazlı mikroakışkan cihazların üretilmesine yönelik bir protokol sunulmaktadır.

Damla ve Emülsiyon Üretmek için Cam Bazlı Cihazlar

Yağda su emülsiyonlarında (tapalar) kombinatoryal kütüphanelerin üretimi için polidimetilsiloksan (PDMS) bazlı iki katmanlı bir cihazın imalatı burada sunulmaktadır. Fiş üretimini otomatikleştirmek için gerekli donanım ve yazılım protokolde detaylandırılmıştır ve kantitatif bir floresan fiş kütüphanesinin üretimi de gösterilmiştir.

Kombinatoryal Fiş Üretimi için İki Katmanlı Mikroakışkan Cihaz

Protokol, bireysel insan periferik kan mononükleer hücrelerinin sitokin sekresyon dinamiklerini kantitatif olarak ölçmek için gelişmiş bir mikroakışkan platformu tanımlar. Platform, örnek olarak lipopolisakkarit ile uyarılan her bir hücre için paralel olarak üç adede kadar sitokini (IL-6, TNFa ve IL-1β) ölçer.

Bireysel Çok Fonksiyonlu Hücrelerin Eşzamanlı ve Ardışık Sitokin Sekresyonunu Çözmek için Mikroakışkan Yaklaşım 

Öğrenin mikroakışkan damlalara reaktif enjekte etme yöntemini metal elektrot kullanmadan. Bu teknik, pikolitre çözünürlüğünde hassas hacim kontrolü sağlayarak cihaz üretimini basitleştirir.

Mikroakışkan bir Picoinjection Metal Elektrotlar olmadan Damlalar

Daha fazla video keşfet