Bir mikroakışkan Hassas Küçük hacimli Numune İşleme Platformu ve Akustik mikrocihazda Ayrı Biyolojik Parçacıklar Boyutu Kullanımı

Bu prosedürün genel amacı, bir mikroakışkan fotik cihaz kullanarak otomatik küçük hacimli parçacık ayırma işlemlerini gerçekleştirmektir. Bu yöntem, biyomedikal mühendisliği alanında, biyo tespit ve klinik araştırma uygulamaları için numunelerin sağlam bir şekilde işlenmesi ve ayrılması dahil olmak üzere temel prosedürleri mümkün kılabilir. Bu tekniğin ana avantajları modülerlik, hassasiyet, sağlamlık ve otomasyondur, bu da onu yalnızca retik ayırma için değil, aynı zamanda mikroakışkan ayırma cihazlarından çok çeşitli akışlar için uyarlanabilir ve esnek hale getirir.

İlk olarak, bu yeteneğin, önemli bir seyreltme veya analit kaybı olmadan milimetre altı biyolojik numune hacimlerinde rutin ve güvenilir bir şekilde ayırma işlemi gerçekleştirme ihtiyacını fark ettik. Standart şırınga pompası işlemleriyle birlikte numune ölçümü ve kaynaktan toplama dosyalarına otomatik yönlendirmenin entegrasyonu, bu ölçekte başarılı bir şekilde çalışmak için kritik öneme sahiptir. Başlamak için, akustik retic cihazını ve iki fotoğraf maskesinin düzenini, eşlik eden metin protokolünün birinci bölümünde açıklandığı gibi tasarlayın.

Ardından, arka taraftaki sıvı portlarını çift tarafı cilalı 1 0 0 silikon gofret üzerine desenleyin. Standart pozitif dirençli fotolitografi kullanarak: 350 ila 400 mikrometre derinliğe kadar derin reaktif iyon aşındırma kullanarak bu geometriyi aşındırın. Ardından, gofreti ters çevirin ve ön taraf sıvı kanalı geometrisini desenleyin.

Yine, standart pozitif dirençli fotolitografi kullanarak, desenli gofreti ikinci bir boş silikon taşıyıcı gofrete monte edin. Şimdi foto direnci kullanarak, maruz kalan kanalları 200 mikrometre derinliğe kadar aşındırın. Derin reaksiyon iyon aşındırma kullanarak, daha sonra cihaz gofretini boş silikon gofretten ayırmak için dirençli bir sıyırma solüsyonuna batırın.

Ardından, cihaz gofretini ve özelliksiz 0,5 milimetre kalınlığında boro silikat cam gofreti piranha solüsyonu kullanarak temizleyin. Temizledikten sonra, burada gösterilen koşulları kullanarak cam ve silikon gofreti iyonik olarak yapıştıran sıvı kanallarını kapatın. Son olarak, iki bileşenli düşük viskoziteli bir epoksi kitinden bir kesme testeresi üzerinde bir elmas bıçakla tek tek talaşları kesin.

Her iki bileşenin önerilen oranını tartın ve iyice karıştırın. Daha sonra kurşun Zirkin sekiz titanat veya PCT piezo seramiği uygun bir aparata yerleştirin ve ince bir eşit tabaka oluşturmak için yaklaşık 10 mikrolitre epoksi karışımını eşit olarak yaymak için bir pipet kullanın. Ardından, çipi aparatın içine yerleştirin ve pizo seramiğin epoksi tarafını mikroakışkan çip ile hizalayın.

Hizalama sırasında yerinde tutmak için çipi bantla yapıştırmak gerekebilir. Bileşenlerden herhangi birini çatlatmamaya ve epoksi üreticisi tarafından önerilen sıcaklık ve süreyi kürlememeye dikkat ederek düzeneği bir mengeneye sıkıştırın. Epoksi sertleştikten sonra, pizo seramiğin her iki tarafına ince tel uçları takmak için ince uçlu bir havya kullanın.

Gerekirse, pizo yüzeyini hazırlamak için uygun akıyı kullanın. Termal olarak depolarize olmasını önlemek için pizo ile mümkün olan en kısa teması kurmaya özen gösterin. Çipi, sıkıştırma fikstürlerini kullanarak akışkan bir devre tahtasına takın.

Ayrıca, akustik deneyler sırasında sıcaklığı düzenlemek için devre tahtasına bir soğutma fanı takın. Ardından, çipi dünya konektörlerine vidalayın. Breadboard'u mikroskop tablasına monte edin ve giriş ve çıkışlardaki ek borulara konektörleri çiplemek için dünyaya katılın.

Standart çeyrek 28 dişli rakor kullanma. Bir adet 16. inç boru için, mikroakışkan çipi şırınga pompasına, bilgisayar kontrollü çok seçim valflerine, PC arayüzlü akış ölçerlere ve burada gösterildiği gibi ve beraberindeki metin protokolünün dördüncü bölümünde açıklandığı gibi boruya bağlayın. Ayırma işlemini çalıştırmadan önce, temizleme reaktifi rezervuarlarını doldurun ve karşılık gelen sıvı hatlarını doldurun.

Ayrıca, başlangıçta atık rezervuarlarına akacak şekilde talaş çıkışlarına üç ve dört vana yerleştirin. Ardından, soğutma fanını açın. Pizo seramik uçları güce bağlayın amplifier ve fonksiyon üretecini kullanılmakta olan akustik çip için rezonans frekansına ayarlayın.

Fonksiyon üreteci üzerindeki voltaj ayar noktasını, RF amplifikatörü istenen ayırma için uygun şekilde 12 ila 25 volt tepeden tepeye çıkış yapacak şekilde ayarlayın. Ardından uygun toplama şişelerini ve tampon giriş şişesini sisteme bağlayın. Ayrılacak hücrelere veya partiküllere uygun numune tamponunu veya ayırma işleminden sonra kullanılacak analiz tahlilinin gerektirdiği şekilde kullanın.

Ardından, kontrol yazılımını yükleyin ve tam otomatik doldurma ve ayırma rutinini gerçekleştirmek için valfleri, akış sensörlerini ve pompayı kontrol etmek için kullanın. Ayırma prosedürüne başlamadan hemen önce, çökelmiş olabilecek partikülleri yeniden süspanse etmek için numune şişesini kısa bir süre vorteksleyin. Alternatif olarak, girdap yoluyla hasara veya topaklanmaya daha duyarlı biyolojik numuneleri karıştırmak için numuneyi 10 kez yukarı ve aşağı pipetleyin.

Ardından numune şişesini giriş hattına takın ve gecikmeden hazırlama ve ayırma rutinini başlatın. Borunun sıvı içermediğinden emin olmak için birinci ve ikinci valflerin hava girişini doldurmak için yazılımı kullanarak başlayın. Tampon giriş şişesini ikinci valfe ve numune giriş şişesini birinci valfe bağlayan boruyu aynı anda doldurun.

Şırınga pompasının, boruları tamamen doldurmak ve bunları valflere bağlamak için her iki şişeden yaklaşık 15 mikrolitre çekmesini sağlayın. Son olarak, yükleme bobinine giren fazla sıvıyı veya havayı dışarı atmak için birinci ve ikinci valfleri boşa çıkarın. Ardından, önce dakikada 50 mikrolitre hızında 25 mikrolitre hava çekerek numune bobinini yükleyecek programı ayarlayın.

Daha sonra dakikada 200 mikrolitrede 250 mikrolitre numune yükleyin, ardından dakikada 200 mikrolitrede 35 mikrolitre önde gelen tampon ve son olarak dakikada 50 mikrolitrede 25 mikrolitre hava daha yükleyin. Ardından şırınga pompalarını, yüklü sıvı tapalarını dakikada 100 mikrolitre olarak infüze edecek şekilde ayarlayın ve akış sensörlerini kullanarak küçük ve büyük partikül çıkışlarındaki akış hızlarını izleyin. Uygun akış oranı, ekteki metin protokolünde açıklandığı gibi belirlenebilir.

Akış sensörleri, ilk hava boşluğunun geçişini gösteren akış hızında bir artış tespit ettiğinde, ilgili çıkış valfini atık şişeden bir numune toplama şişesine geçirin. Numune çipten geçerken akışın sabit olduğundan ve akış sensörü okumalarını gözlemleyerek ayrıldığından emin olun. Numune çipten geçerken, ayrılan fraksiyonlar çıkış vanalarında toplanır.

Numune tapasının sonunda, akış sensörünü gözlemleyin, ikinci hava boşluğunu tespit edin. Bu noktada, çıkış valflerini tekrar boşa çıkarın. Tam hacim dağıtıldıktan sonra, şırınga pompası infüzyonunu durdurun ve otomasyon rutinini sonlandırın.

Ayırma deneyi tamamlandıktan sonra, küçük ve büyük partikül numune toplama şişelerinin bağlantısını kesin ve sonraki analizler için uygun şekilde saklayın. Tüplerden akıtılacak fazla temizleme solüsyonlarını toplamak için numune alma tüpünü boş şişelere sabitleyin. Ardından, ekteki metin protokolünde açıklandığı gibi otomatik sistem temizleme rutinini başlatın.

Bu işlem sırasında program, tutma bobinini temizleme reaktifleri ile sırayla yüklemek ve bunları sistemden geçirmek için valfleri ve şırınga pompasını kontrol edecektir. Otomatik temizleme ve dekontaminasyon işlemi tamamlandıktan sonra, biyolojik veya kimyasal atıkların işlenmesi için uygun prosedürleri izleyerek fazla yıkama solüsyonlarını ve toplandıkları şişeleri atın. Burada, iyi bağlanmış bir pizo ve mikroakışkan cihazdan temsili bir frekans taraması gösterilmektedir.

Pizo ve mikroakışkan cihaz arasındaki bağlantı iyi olduğunda, parçacıklar rezonans frekansına sıkıca odaklanır, bu da floresan yoğunluğunda net bir tepe noktası ve beklenen odaklama konumuna geçiş ile sonuçlanır. Buna karşılık, zayıf bağlantı parçacıklarının olduğu yerlerde iyi odaklanma olmaz ve gerekli uygulama için yüksek kaliteli odaklama veya hızlı akış kritik olduğunda cihaz uygun değildir. Bu grafikteki her çizgi, çeşitli polistiren partikül boyutları ve pizo sürüş voltajları kullanılarak yapılan ayırma sonuçlarını temsil eder.

Genel olarak, daha küçük parçacıkları çıkarmak için daha yüksek voltajlar gerekir. Bununla birlikte, daha fazla ısı dağılımı ve akustik akışın artan etkileri nedeniyle kuru voltajlar süresiz olarak artırılamaz. Bu platformun biyolojik parçacık ayrımı için faydasını göstermek için, ortalama sekiz ila 10 mikrometre çapındaki insan raji hücreleri, yaklaşık 50 nanometre çapa sahip dang virüsü ile çivilendi ve daha sonra akustik mikroakışkan cihaz kullanılarak ayrıldı.

Böyle bir sistem monte edildikten ve programlandıktan sonra, ayırma işlemleri rutin olarak yaklaşık beş dakika içinde gerçekleştirilebilir. Numuneler arasında tam temizlik ve dekontaminasyon ile saatte yaklaşık üç numune işlenebilir. Bu prosedürü takiben, ayırmanın saflığını doğrulamak ve biyolojik önemi aydınlatmak için hücre sayımı, western blotlama veya yeni nesil dizileme gibi başka yöntemler de gerçekleştirilebilir.

Bu videoyu izledikten sonra, tipik bir mikroakışkan ayırma cihazının nasıl üretileceğini iyi anlamış olmalısınız. Donanımla arayüz oluşturmak ve hassas ve sağlam bir şekilde otomatik bir ayırma prosedürü çalıştırmak için bağlantıları çiplemek için dünyayı kullanın. Bulaşıcı materyallerle çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve yalnızca biyolojik güvenlik için kurumsal olarak öngörülen uygun ekipman ve prosedürleri kullanan uygun şekilde eğitilmiş personel tarafından gerçekleştirilmesi gerektiğini unutmayın.