Azaltılmış Damlacık-yüzey etkileşiminden yararlanarak Dijital Mikroakiskan içinde Bioanalytes ulaşımı optimize etmek
10 Kasım 2014
Sahada ıslatma cihazlarının (Field-DW) imalatı ve çalıştırılması için protokolün yanı sıra, elektrik alanlarının damlacık içerikleri üzerindeki etkilerinin ön çalışmaları açıklanmaktadır.
Bu prosedürün genel amacı, katkı maddesi içermeyen biyo analitlerle damlacıkları taşıyabilen bir alan de ıslatma cihazı üretmektir. Bu, önce iletken bir alt tabakanın mum kurumu ile kaplanmasıyla gerçekleştirilir. Alt tabaka, cihazın alt elektrodu olarak işlev görecektir.
İkinci adım, sıvı floro polimerleri uygulayarak kurum tabakasını korumaktır. Ardından, cihazın üst elektrotlarını üretin. Ardından üst ve alt elektrotları deneyin elektroniğine bağlayın.
Son adım, cihazı test etmek için elektrotlar arasına bir numune yerleştirmektir. Sonuç olarak, sonuçlar, alan de ıslatma cihazlarının, en az 700 darbe için her bir elektrik darbesine yanıt olarak sürekli damlacık transferini destekleyebileceğini göstermektedir. Bu tekniğin Elektro Islatma gibi mevcut yöntemlere göre ana avantajları, elektrik alanının ıslanmaya yol açmaması ve damlacık taşınması için ekstra katkı maddelerine gerek olmamasıdır.
Bu tekniğin anlamı, damlacık kimyasından bağımsız olarak çalışan bir çip platformu üzerinde tam otomatik bir laboratuvarın geliştirilmesine doğru uzanıyor, Prosedürleri göstermek Michael Kowski ve Selena'nın laboratuvarımdan lisans araştırmacıları yapacak. İlk adım, iletken substratı toprak elektrodu için hazırlamaktır. Bu amaçla, bir bakır levha dikdörtgenler halinde kesilmiştir.
Dikdörtgenler 75 milimetre x 43 milimetre ve 0,5 milimetre kalınlığındadır. Hazır, Alt tabakaları temizlemek için bir bakır aşındırma kabı. Bu video, yalnızca bir alt tabaka kullanarak protokolü izleyecektir.
Alt tabakayı yaklaşık 30 saniye boyunca aşındırmaya daldırın. Daldırdıktan sonra, alt tabakayı geri kazanın ve çalıştırarak yıkayın. Üzerine su damlatın, kağıtla kurulayın ve devam etmeden önce, aşağı bakan yüzeyine erişim sağlayan bir desteğin üzerine yatay olarak yerleştirin.
Bu video için monte edilmiş bir açık halka kullanılır. Uygulaması için bir sıvı floropolimer ve bir damlalık karışımını hazır bulundurun. Uygulanacak kurumu sağlamak için bir parafin mumu edinin.
Yakın, mum bakır alt tabakanın altına süpürerek devam edin. Alevin üst kısmını, alt tabakanın alt kısmının yaklaşık bir santimetre altında tutun. Mumu 30 ila 45 saniye boyunca süpürmeye devam edin.
Kurum yüzeyine dokunmamaya dikkat edin. Alt tabakayı kurumla kapladıktan sonra, mumu hemen çıkarın ve söndürün. Alt tabakayı kavramak için cımbız kullanın ve kurumla kaplı tarafı ortaya çıkarmak için döndürün.
Hala sıcakken, kurum tabakasının rahatsızlığını lokalize etmek için sıvı floro polimerinin damlacıklarını kenarlara bırakmak için bir damlalık kullanın. Damlalar uygulandıktan sonra, alt tabakayı neredeyse dikey olacak şekilde eğin. Daha sonra daha fazla damlacık biriktirin ve tüm kurum yüzeyi boyunca yayılmalarına izin verin.
Mümkün olduğunca. Alt tabakayı 160 santigrat derecede tutulan sıcak bir plakaya alarak devam edin. Ayrıca kimyasal davlumbazın içine, 15 dakika pişirmek için alt tabaka kurum tarafı yukarı bakacak şekilde sıcak bir tabağa yerleştirin.
15 dakika sonra, alt tabakayı sıcak plakadan çıkarın ve alt elektrot olarak kullanmadan önce gece boyunca oda sıcaklığında bekletin. Alt tabaka, toprak elektrodu kullanıma hazır olduğunda süresiz olarak saklanabilir. Bir sonraki adım, üst elektrotları hazırlamaktır.
Bu videoda, literatürden bir protokol izlenerek üretilen elektrotlar kullanılmaktadır. Elektrot tasarımı, bu noktaya ulaşmak için kazınmış ve temizlenmiş ince bir bakır laminat üzerine basılmıştır. 10 elektrotun her biri iki milimetre genişliğinde ve 0.3 milimetre genişliğindedir.
Elektrotlar, 75 milimetreye 25 milimetre ve yaklaşık bir milimetre kalınlığında bir cam slayt üzerine monte edilecektir. Sürgünün bir ucuna çift taraflı bant uygulayın ve hava cepleri sokmaktan kaçının. Daha sonra laminatı, elektrotlar kenara yakın olacak şekilde slayta dikkatlice takın.
Ardından, slaytın genişliği hakkında bir Fluor al coy film parçası kesin. Yanlışlıkla kısa devreleri önlemek için filmi elektrotların üzerine yerleştirin. Bantla tutturun.
Elektrotlar artık elektronik arayüz ile kullanılabilir. Alan de ıslatma cihazını tamamlamak için hem üst hem de alt elektrotları deney düzeneğine alın. Deney düzeneğinde, alt elektrot elektriksel olarak topraklanmıştır.
Üstünde, üst elektrotlar ayarlanabilir bir yükseklik konektörü ile rölelere bağlanır. Mikroakışkan cihazı, bitişik elektrotlar arasında bir damlacığı hareket ettiren bir bilgisayar programı ile kontrol edin. Bu deneyde, mikroakışkan cihazdaki damlacıkların hareketi görselleştirilecektir.
CCD kamera ile birlikte 24 96 büyütme düzeneği kullanın. S video kullanarak kameraya bir video kaydedici bağlayın. Bu noktada, bu durumda deney için bir numune alın, C zarafeti ve dört mikrolitrelik damlacıktan oluşan orta boy pipet.
Damlacığı, üst elektrotların merkezinde olacak şekilde kurum kaplı alt elektrotun üzerine yerleştirin. Ardından üst elektrotların konumunu, damlacığın yaklaşık 0,3 milimetre üzerinde olacak şekilde ayarlayın. Elektronik arayüz ve yüksek voltaj açıkken, damlacık hareket etmeye başlayana kadar üst elektrotun yüksekliğini ayarlayın.
Elektrotun damlacığa temas etmesine izin vermeyin. Damlacık hareketi sabit hale geldiğinde, beş ila 10 darbeye yanıt olarak damlacık hareket etmeyene kadar kamerayla kayda başlayın. Bu video, bir alan düetleme cihazının elektrotları arasındaki ortamdaki C elgan'ın başarılı bir şekilde transferini göstermektedir.
Floresan etiketli sığır serum albümini veya BSA ile yapılan önceki çalışmalar, numuneler ve soldaki substrat arasındaki etkileşimi göstermeye yardımcı olur. BSA, sadece florlu bir sıvı kullanan bir yüzeyde sağda aksine, kurum kaplı bir yüzeye oturur. BSA örneği, güçlü bir yüzey etkileşimi gösterir.
Bu videoyu izledikten sonra, düğün cihazlarının nasıl üretileceğini, hissedileceğini iyi anlamalısınız. Laboratuvar güvenlik yönergelerine uymayı unutmayın.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu makale, alan çözülme cihazlarının (Field-DW) üretimi ve işletimi ile elektrik alanlarının damla içeriği üzerindeki etkileri üzerine ön araştırmaları anlatan protokolü açıklamaktadır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Biyoteknoloji
- Mikrofabrikasyon
Arka Plan
- Alan çözülme cihazları, damlacıkların taşınması için kullanılır.
- Bu cihazlar, katkı maddesi gerektirmeden biyoanalitleri taşıyabilir.
- Elektrik alanlarının damla davranışı üzerindeki etkilerini anlamak çok önemlidir.
- Önceki çalışmalar, damla manipülasyonunun çeşitli yöntemlerini araştırmıştır.
Çalışmanın Amacı
- Bir alan çözülme cihazı üretmek.
- Elektrik alanlarının damla içeriği üzerindeki etkisini araştırmak.
- Biyoanalitlerin taşınmasının verimliliğini artırmak.
Kullanılan Yöntemler
- İletken bir alt tabakayı mum dumanı ile kaplatmak.
- Duman katmanını korumak için sıvı fluoro polimerler uygulamak.
- Cihaz için üst elektrotlar üretmek.
- Elektrotları deneysel elektroniğine bağlamak.
Ana Sonuçlar
- Üretilen cihaz, damlacıklar başarılı bir şekilde taşır.
- Elektrik alanları, damla içeriğinin davranışını etkiler.
- Ön araştırmalar, biyoanalizde potansiyel uygulamaları gösterir.
- Cihaz performansını optimize etmek için daha fazla araştırma gereklidir.
Sonuçlar
- Alan çözülme cihazları, biyoanalitik uygulamalar için umut vericidir.
- Elektrik alanları, damla manipülasyonunda önemli bir rol oynar.
- Çalışma, alanda gelecekteki ilerlemeler için zemin hazırlamaktadır.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Digital microfluidics platforms face limitations in transporting bioanalytes due to droplet-surface interactions that depend on chemical composition, hindering broad applicability in assay development. Field-dewetting (Field-DW) devices overcome this by enabling additive-free transport of cells, proteins, and model organisms, supporting mechanistic de-risking in early discovery. This approach enhances predictive confidence by isolating transport variables from droplet chemistry, improving reproducibility across diverse bioanalyte panels.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by transporting bioanalytes without confounding additive interactions.
- Operational Value: Supports functional target validation through consistent droplet motion independent of analyte composition.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems for downstream workflows by ensuring transport reliability across varying droplet contents.
- Operational Value: Addresses assay standardization and reproducibility by eliminating surface interaction variability.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Demonstrates disease-relevant system compatibility by transporting multicellular model organisms unaffected by operational electric fields.
- Operational Value: Supports preclinical continuity through scalable, reusable device operation across discovery stages.
Pipeline & Workflow Integration
Field-DW devices integrate into the discovery continuum from early biology to lead identification by providing a transport mechanism that de-risks target engagement studies through chemistry-independent droplet manipulation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by enabling reliable movement of proteins, cells, and organisms without additive-induced artifacts.
- Screening: Enhances assay readiness through reproducible droplet transport validated over 700 electric pulses, ensuring consistent compound evaluation.
- Analytics: Delivers quantitative outputs via stable droplet transfer metrics that allow teams to compare transport efficiency across conditions.
- Translational Research: Connects discovery to preclinical work by demonstrating compatibility with multicellular models, supporting risk-adjusted advancement decisions.
- Enterprise Reuse: Positions the device as a reusable platform capability rather than a single-use tool, enabling cross-project standardization.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence through reduced mechanistic ambiguity in bioanalyte transport.
- Operational Value: Standardization and scalability via additive-free operation and long-term electrode stability.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions by minimizing false negatives from transport-related variability.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization through improved reproducibility in early-stage bioanalytical workflows.
Implementation Considerations
- Requires expertise in microfabrication and surface chemistry for soot deposition and fluoropolymer coating.
- Depends on precision instrumentation for electrode alignment and high-voltage pulsing control.
- Necessitates cross-team standardization of substrate preparation and device assembly protocols.
- Involves adaptation considerations when scaling to different droplet volumes or bioanalyte types.
- Includes practical limitations such as the need for hydrophobic surface maintenance and contamination control during soot application.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:05
Title
1:30
Coating of Conductive Substrate with Candle Soot
4:06
Fabrication of the Top Electrodes and Connection to the Electrode Interface
5:48
Droplet Visualization and Handling
6:55
Results: Transfer of C. elegans in Medium on a Field–dewetting device
7:33
Conclusion
