Высокая пропускная способность Single-камеру и несколько клеток микро-инкапсуляции

Bioengineering

Your institution must subscribe to JoVE's Bioengineering section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Объединение монодисперсных падение поколения с инерционным порядком клеток и частиц, описывается метод инкапсуляции нужное количество клеток или частиц в одной капле в кГц ставки. Мы демонстрируем эффективность в два раза превышающие неупорядоченных инкапсуляции для одно-и двух-частиц падает.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Lagus, T. P., Edd, J. F. High Throughput Single-cell and Multiple-cell Micro-encapsulation. J. Vis. Exp. (64), e4096, doi:10.3791/4096 (2012).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Protocol

Протоколы в этом разделе описываются материалов и оборудования, используемого в частности получить экспериментальные результаты. Обратите внимание, что альтернативные поставщики для химикатов и оборудования могут быть использованы.

1. Изготовление устройств и мягкие литографии

Стандартный мягкой литографии, 21 числа, которые были показаны в предыдущих статьях, Юпитер, 22 были использованы для создания полидиметилсилоксана (PDMS) микроканальных сетей связаны с стеклянные подложки. Помимо мастер копия формы изготовление ГУ-8 фотолитографии, процессы могут совершаться вне чистого помещения или чистой капот, однако, пыли и твердых частиц все равно должны быть сведены к минимуму, чтобы достичь согласованных результатов.

  1. Разработка микро-канал шаблон, как показано на рисунке 1 в AutoCAD (AutoDesk Inc.) Применять стороннему производителю (Fineline изображений Inc) для печати с высоким разрешением (50000 точек на дюйм), транс-прозрачность маски на пленке майлара или кварца, где каналы прозрачны на темном фоне.
  2. Создать кремния и SU-8 фоторезиста мастера для литья реплики. Короче говоря, спина SU-8 2050 года (MicroChem) отрицательный фоторезиста с рекомендованными производителем мин на спин-для нанесения покрытий для создания 52 мкм слоем на чистую 7,5 см или 10 см кремниевой пластины. После мягкой печь, края шарика удаление, воздействие УФ лучей через контактную маску, после контакта печь, развития и наводнения экспозиции, измерения фактической толщины SU-8 слой с помощью профилометра Dektak (Veeco). Лента мастер формы на дно 4 "и 5" чашке Петри, чтобы подготовить для литья PDMS реплики.
  3. Mix PDMS эластомера базу эластомера отвердителя (Dow Corning) в соотношении 10:1 / в базу для отвердителя. Залить хорошо перемешанных PDMS предшественник на мастер кремния для создания 2-3 мм окончательного слоя. Смесь из 20 г эластомера база с 2 отвердитель г достаточно для покрытия 4 "диаметр поверхности.
  4. Поместите masteГ плесени и PDMS в эксикаторе вакуум (Jencons) де-газ неотвержденного PDMS. С помощью регулятора давления (Cole Parmer), медленно уменьшать давление датчика камеры от 0 "Hg до -27" Hg в течение 20 минут, чтобы избежать излишнего пенообразования. Оставьте устройство в вакуумной камере при -27 "Hg в течение 30 минут или пока пузырьки воздуха исчезают.
  5. Отпустите вакуума и двигаться формы мастера и PDMS на 65 ° C духовке (Thermo Scientific) в течение как минимум четырех часов. Устройство можно оставить в духовке на ночь для улучшения лечения.
  6. Выньте его из духовки и дать остыть. Аккуратно вырежьте PDMS по круговой пластины с помощью ножа и кожура точности из PDMS. Вырежьте устройство контура, как показано на рисунке 1, с помощью скальпеля.
  7. Удар жидкостный портов (по три на устройство) в трех регионах круглые показано на рисунке 1 с помощью биопсии удар. Для этого устройства, использовать 0,75 мм наружный диаметр пуансона (Харрис).
  8. Придерживайтесь скотчем к узорной стороны PDMS и очистить, чтобы удалитьпыли. В экономии средств, но альтернативой обычным аппаратам плазме кислорода, 21,22 плазмы лечения узорные стороны PDMS и чистый 3 "х 1" стекло стекло микроскопа помощью ручных лаборатории короны Протравливатель (Electro-Technic Products Inc .) 23. Обратите внимание, что это устройство должно использоваться в вытяжном шкафу или хорошо проветриваемом помещении в результате воздействия озона разряда, и все часы и сотовые телефоны должны быть не менее десяти метров. Отрегулируйте коронного разряда для достижения стабильного коронного с минимальным искрение. Медленно махать электрода около 1/4 "над каждой поверхностью около 20 секунд, а затем немедленно привести обработанных поверхностей в контакт, чтобы сформировать сильную постоянную связь до PDMS поверхности вернуться в свои родные государства.
  9. Поместите устройство на металлической пластине, место в прохладном печи, установить духовку до 120 ° С, и выпекать ночь для завершения соединения и возврата PDMS в исходное состояние гидрофобного 24. Во время этой высокой температуры выпечки, тОн стеклянную поверхность канала также будет оказана за счет гидрофобных осаждение тонкого слоя гидрофобной на стекле. Кроме того, гидрофобные покрытия, такие как Aquapel (PPG Industries) может быть введен в жидкостного портов, используя 1 мл шприц и иглу шприца 12. Осторожно, но твердо вводить Aquapel последующей очистки воздуха в жидкостных порты, не нарушая PDMS к стеклу связь . Настойчиво повторяю продувки на всех входных и выходных портов в то время как стереть излишки Aquapel для того, чтобы избежать любых отложений, которые могут засорить каналы при высыхании.

2. Подготовка образцов

  1. Подготовить культуре клеток в соответствии с установленным порядком для выбранного типа клеток. Для конкретного устройства, используемые в этом исследовании, 8-15 мкм, частицы или клетки должны адекватно заказать для инкапсуляции. Меньше или больше типов клеток может потребоваться изменение размеров фокусирующего канала для достижения адекватного р Re. Для меняметод приводит демонстрации показано в этой статье, 9,9 мкм полистирольных микросфер (G1000, Thermo Scientific) используются как мобильные суррогатов.
  2. Подготовка водных частиц или суспензии клеток через нежный смешивания. При использовании клетки или частицы полистирола, контроля концентрации существенно (см. Рисунок 4), чтобы достичь идеального приказал инкапсуляции. Используя предыдущие данные 12 как руководство, рассчитать нужную ячейку или концентрация частиц на основе упорядоченных расстояние поезд и микро-канал размер: одна клетка или частица в ожидаемых продольной поезд расстояние фокусировки раз канал площадь поперечного сечения. Если акция концентрации (1% в / в) недостаточно, повышают концентрацию (в данном случае до 1,5% в / в), осторожно центрифугирования фондовом образца, удаления надосадочной жидкости и повторное приостановление частиц вихря смешивания, перемешивания или мягким При использовании клеток. Подготовка достаточного объема для учета требуемый набор объем и время выполнения связанных с этвл настройки.
  3. Обе клетки и частицы полистирола имеют удельный вес больше единицы. Хотя это и не показано в этом протоколе, для долгосрочных экспериментов длительностью порядка нескольких минут до нескольких часов, плавучесть соответствует решение, добавив растворенного вещества, такие как CaCl 2 для частиц или OptiPrep (Sigma-Aldrich) для клеток.
  4. Подготовьте 10 мл образец непрерывной фазе масло фторуглерода путем смешивания масла фторуглеродных FC-40 (3М) и PFPE-PEG блок-сополимер поверхностно 25 (2,5% вес / вес) (Raindance технологий) в 15 мл центрифужные пробирки. Кроме того, светлых нефтепродуктов (PTI химических процессов) могут быть использованы с ABIL-EM 90 поверхностно-активных веществ (2,5% вес / вес) (Evonik Goldschmidt Corporation).

3. Экспериментальная установка

  1. Включите перевернутое оптического микроскопа (Axio наблюдателей, Zeiss) и высокая скорость камеры (Phantom V310, Vision Research). Фокус и проверки каналов сабо и мусор либо вручную, перемещая устройство илис помощью моторизованного микроскопа. Некоторые мелкие обломки могут быть вытеснены, когда жидкость проходит через. Для крупных обломков или очевидной сабо, выберите другой канал на устройство, как мусор в фокусирующего канала может привести к снижению качества заказов значительно. Обратите внимание, что сабо часто может быть удален в потоке, нажав твердо на поверхности PDMS над пострадавшим регионом с тупым пинцетом.
  2. Нарезать три длины трубы ПВХ (0,01 "ID/0.03" OD, Tygon) на водном входе, масло входе и выходе эмульсии. Чтобы минимизировать мертвый объем, достаточно вырезать трубы, чтобы добраться от шприцевые насосы на предметный столик микроскопа. Отрежьте трубы заканчивается в 45 ° для облегчения вставки в жидкостных портов.
  3. Используйте пинцет, чтобы соответствовать нажмите концов труб в жидкостного порта кулаками на шаге 1 и нажмите подходят два 30 калибровочных тупым наконечником из нержавеющей стали шприц иглы (SmallParts) в свободные концы соответствующих водных и нефтяных входе трубы (без клея необходимо) . Место выхода трубы в т отходовeservoir. Эта трубка в дальнейшем будут перемещены в коллекцию водохранилища.
  4. Перемещение устройства и придает трубке микроскопа, выравнивание, и сосредоточить внимание на устройство форсунку с помощью доступных объективных (20x был использован для эксперимента). Установите для K hler освещения и других параметров микроскоп как это требуется для оптимальной записи.
  5. Наполните шприц 1 мл (BD) с хорошо смешанной водной фазы и 3 мл шприц (BD) с решением масляной фазы подготовлен в шаге 2. Обратите внимание, что любые шприцы любого объема может быть использован и должны быть тщательно отобраны в зависимости от требуемого времени работы и минимизация любых пульсации. Наклоните один шприц вертикально и вылить двигаться пузырьков воздуха в шприце розетки. Медленно нажмите поршень достаточно нажать воздуха в шприц наконечником. Держа шприц вертикально, подключите шприцев иглы шприца соответствующие уже подключен к устройству в шаге 3.3. Нажмите поршень, чтобы заставить воздух через иглу шприца до мертвого объема жидкости рushed через трубку почти на устройстве. Надежно закрепите шприц шприцевой насос (Nexus 3000, Chemyx) и заниматься блока поршень. Повторите для подключения второй шприц и смонтировать на второй насос шприца.
  6. Мощность каждого насоса шприца и программы с использованием протоколов насос производителя. Установка начальных скоростей потока Q = 50 нефть мкл / мин и Q ад = 5 мкл / мин для масляной фазы и водную фазу, соответственно. Запуск насосов.
  7. Подождите, пока каждый жидкости в устройство и заполнять каналы, выталкивая оставшиеся мертвый воздух. Это может занять несколько минут. Если есть большое количество воздуха во впускной трубопровод, временно увеличиваться с каждым расходом, пока воздух не выбрасывается. Не увеличивайте скорость потока настолько велика, что происходят большие давления в канале, что может привести к PDMS-стекло связь провал.
  8. Используя начальные скорости потока, наблюдать образование капель на сопло (результаты, показанные здесь: 20x magnificatioп, частота кадров 21 005 кадров в секунду, экспозиция 3 мкс). Уменьшить поле зрения камеры только сопла максимизировать частоту кадров и уменьшить требования к памяти, если это возможно. Захват видео образец и убедитесь, что частота дискретизации достаточно, чтобы избежать наложения.
  9. Чтобы избежать струйное (см. Рисунок 2), начните с низкой водной расхода. Медленно увеличивайте водный расход заметить, упорядочение частиц в конечном водный канал решение по мере увеличения скорости потока.
  10. Если концентрация частиц слишком мала, чтобы обеспечить поезда с относительно небольшим числом "недостающих" частиц и образец не соответствует плавучести, физически наклонить шприц насос к шприц выходе обеспечить постепенное оседание частиц на выходе шприца. Этот метод показан в видео-протокол. Периодически вращающаяся шприц вдоль своей оси может также уменьшить нежелательные поселения.
  11. После адекватного упорядочение происходит, регулировать скорость потока масла для настройки частоты генерации иРазмер капель. Средний объем падения может быть рассчитана с использованием водного расхода разделены по частоте падения поколения, измеряется захвата видео. Итеративно настроить как расход для достижения желаемого инкапсуляции ставок и падения объемов.
  12. После стабильного приказал инкапсуляции подтверждается, перенести выход трубы из отходов резервуара в резервуар коллекции или кормить его в другом устройстве для последующего тестирования.
  13. Определить время сбора основанных на нужное количество капель и расчетные частоты генерации.
  14. Запись доля капель, содержащих 0, 1, 2, ..., N частиц количественно эффективность использования либо падение результатов поколение видео или с помощью пипетки образца собранной эмульсии для проверки.

4. Представитель Результаты

Результаты представлены достижения которых и контролируемые одночастичных и контролируемом двойном частиц инкапсуляции (рис. 3). СокращаяFC-40 расход масла в два раза, одночастичные инкапсуляции превращается в две частицы инкапсуляции. С другой стороны, мы могли бы увеличить водный расход для доставки частиц в сопло быстрее, но мы также увеличило бы риск струйная водного потока. Гистограммы на рисунке 3 представляет дробное число частиц в капле для двух случаев, а также сравнение статистики Пуассона. Случайные капли с нуля частиц в основном за счет "пропавших без вести" частиц в упорядоченном поездов, а тех случаях, когда есть больше капсулированных частиц, чем желаемый результат от местных высоких концентраций частиц и частиц, которые иногда мигрируют к одному из двух вертикальных внимание позиции. Обратите внимание, что плавучесть для, как описано в разделе 2 не были использованы. Вместо этого, шприцевой насос был физически наклонить, чтобы оседание частиц на выходе шприца, что приводит к высокой концентрации частиц в перспективе.

рисунке 4. Без полного порядка, локализованные группы порядка частиц и инкапсулируются, но многие капли без частиц. Гистограмма показывает снизилась эффективность инкапсуляции для желаемого двух частиц инкапсуляции.

Рисунок 1
Рисунок 1. Инкапсуляции устройства. а) Общая устройство входов, на выходе, и долго заказ канала. Устройство высотой 52 мкм, а ширина канала заказа составляет 27 мкм. б) На водной и нефтяной входы имеют большие фильтры мусора с пробелами порядка заказе ширина канала для увеличенный вид масла на входе. в) увеличенное изображение сопла показывает, равный ширине канала 27 мкм для водных и масляных каналов, а затем сопла сокращение от 22 мкм и внезапного расширения для более широкого канала 61 мкм.Обратите внимание, что размеры устройства, показанного здесь были проверены с помощью профилометра после микротехнологий и несколько отличаются от номинальных размеров по маске. Истинный образ заказа канал и сопло можно ознакомиться в Интернете, как Справочная Рисунок 1 . Файлов AutoCAD маски также были включены онлайн в качестве дополнения к этой рукописи.

Рисунок 2
Рисунок 2. Гистерезис капель в струйной переход с использованием более широкого устройства (80 мкм в ширину х 22 мкм высокий). а) При постоянном FC-40 расход (Q масла = 45 мкл / мин), устойчивое образование падение происходит на частоте 10 кГц, используя водный расход Q AQ = 8 мкл / мин. Как водный расход постепенно увеличена до 10 м ищ л / мин, струйное водного потока жидкости срабатывает. б) при скорости потока возвращается на 8 мкл / мин струйное продолжается. Обратите внимание, что устойчивое образование падение может быть восстановлен кратко приостановки водного насоса (1 секунда паузы обычно).

Рисунок 3
Рисунок 3. Одно-и двухместные частиц инкапсуляции.) Drop образование с одной клетки на каплю (Q масла = 60 мкл / мин, Q = 9 водный мкл / мин) со скоростью падения поколения 6,1 кГц, средний размер капли 24,4 PL, и одноклеточные эффективность захвата D к = 79,5% и P к = 83,7% (λ = 0,95) для образца размером N D = 517 капель и п р = 491 частиц. б) падение образование с двумя ячейками на каплю достигается просто за счет уменьшения FC-40 расход Q нефти до 30 μЛ / мин. Больше (39,8 рь) капли образуются в размере 3,8 кГц с двух клеток эффективности улавливания D к = 71,5% и P к = 79,5% (λ = 1,80) для образца размером N D = 383 капель и н р = 689 частиц. CD) Два гистограммы сравнить падение инкапсуляция частиц эффективность D к упорядоченной одно-и двух-частицы с инкапсуляцией статистике Пуассона (случайная инкапсуляции). Обратите внимание, что в обоих случаях, частицы расстояние в направлении потока составляет около 17-18 мкм полностью упорядоченный, чередуя частиц. Справочная видеозаписи как одно-и двухместных частиц инкапсуляции доступны в Интернете. Щелкните здесь для просмотра фильмов Справочная 3а . Щелкните здесь для просмотра фильмов Справочная 3b .


Рисунок 4. Концентрация сильно влияет на эффективность инкапсуляции.) Поскольку концентрация уменьшается, полный порядок не происходит, и, следовательно, "дыры" в поездах выйти, оставив несколько капель с меньшим, чем ожидалось частиц. Б) гистограмма показывает снижению эффективности ( D к = 55,9%, P к = 70,9%) в течение двух частиц инкапсуляции в связи с меньшим значением λ = 1,57, где есть почти столько же одночастичные падает, поскольку есть двойной частиц падает. Это произошло в результате нефть Q = 30 мкл / мин, Q = 9 водный мкл / мин, на тех же условиях, что и для потока рис. 3б. Представитель дополнительного видео в Интернете. Щелкните здесь для просмотра Справочная 4 фильма .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Несмотря на относительно высокую степень упорядоченности, не все капли будет содержать нужное количество частиц или клеток. Инкапсуляции эффективность может рассчитываться как число клеток или частиц, которые становятся заключены в каплях с желаемой занятости разделить их общего числа. Эти исходные данные могут быть получены либо из высоко автоматизированный алгоритм скорости видео или изображений образца собранной эмульсии. Это можно сравнить с долей частиц P к заключена в капле, содержащего к частиц и доля капель D к, который содержал бы к частиц. На рисунке 3, как одно-и двухместных эффективности инкапсуляции частиц превосходит случайный эффективности инкапсуляции более чем в два раза и значительно сократить количество капель с более чем необходимое количество частиц Рисунок 4 свидетельствует о необходимости надлежащей концентрации для высокой эффективности. то есть, и lambd ;, функции и концентрации частиц и падение объемов, должна быть равна или близка к числу желаемых клеток на падение максимально корректно инкапсулированные частицы или клетки. Обратите внимание, что более высокая концентрация частиц или клеток, как правило, хорошая вещь для полного порядка в качестве плотного поезда, как правило, распределены по времени и заполнить пустым областях между поездами. С другой стороны, если концентрация слишком высока, большое число частиц может привести к межфазной неустойчивости, которые вызывают в струйное сопло. В отдельных исследованиях (например, одноклеточные инкапсуляции, например), это может быть более выгодно, чтобы избежать нескольких клеток капель за счет введения нескольких капель пустой, так что немного ниже λ будет желать лучшего. Это также будет применяться для исследований, направленных на взаимодействие между двумя клетками или между клеткой и частицей, где одночастичные или одноклеточные капли более терпимым, чем капли с двумя или более одного типа клеток или частиц.

jove_content "> Поддержание постоянной λ с течением времени имеет решающее значение для последовательной инкапсуляции. плавучести соответствия помогает в долгосрочной контроля концентрации за счет снижения урегулирования клеток и частиц в шприц и трубку. Тем не менее, для плавучести также приводит к повышению вязкости водного, которые могут задержка заказа (в результате чего больше фокусирующего канала требований), увеличить падение давления канала, а также изменить скорость потока, необходимое для падения поколения. альтернатива плавучесть сопоставления, используемые в настоящем эксперименте физически наклонить шприцевой насос, чтобы шприц выходе указывает почти вертикально вниз (для уменьшения адгезии клеток или частиц в шприц интерьера). Здесь мы использовали 9,9 мкм в диаметре микросфер с фракцией частиц объема на 1,3% (около 25 миллионов частиц на мл), но мы использовали наклон увеличения объемной доли до 2% для данных, приведенных на рисунке 3. Второй вариант заключается в смешивании водных intermitt жидкостиконтактах с закрытых нержавеющих шарикоподшипников стали (тефлоновым покрытием для работы с клетками) с помощью небольшого внешнего магнита. Уход требуется, однако, не позволить шарикоподшипник оседают на кончике шприца, где он может закрывать вход на входе трубы. Тем не менее, эти альтернативы более трудоемким и менее чем повторяемые плавучесть соответствия, так плавучесть соответствия является наиболее подходящим для больших масштабах эксперимента, происходящие в течение длительных периодов времени. В то время как инерционный порядок требует больших Re и повторная р работать, когда водные и нефтяные потоки толкают все выше и выше, устойчивые капает капель превращается в струйное 14 (см. рисунок 2) и неконтролируемые результаты инкапсуляции. Для клеток меньше, чем 10 мкм частиц, используемых здесь, меньшие размеры канала могут быть необходимы для достижения достаточной Re р, если расход не может быть увеличена без струйная. Одна особенность струйной в микрожидкостных систем является то, что гистерезис эффекты могут возникать Wакие сделать его трудно остановить струйная просто снижение расхода водных раз это происходит к точке, где не наблюдалось. На основе экспериментальных результатов, можно было бы развить мерной или безразмерный капель в струйное течение карту как ранее разработанные для осевого совместного текущей сопла 14 и Т-образные соединения 26-28 с дополнительными контурами к падению скорости поколения клеток на падение, и инкапсуляции эффективность. Эта карта обеспечит надежный план, из которого шанс поколения может быть предсказано для расчета λ и тем самым обеспечить примерно расход воды и масла потоков априори.

Хотя прямо не показали здесь, дополнительное снижение расхода масла дебит нефти Q от представленных на рисунке 3b будет способствовать дальнейшему росту числа частиц в капле в три, четыре, и так далее. Для достижения большего числа частиц в капле, будь то нефть Q должно уменьшаться или Aquоднородного расхода Q водный должна возрастать. Как в стороне, мы включили в Интернете дополнительный MATLAB сценарий которой моделирует инкапсуляции эффективность захвата любое число частиц в каплях. Пользователь вводит среднее расстояние частиц и частиц расстояние стандартное отклонение, которое моделирует степенью упорядоченности. Для упорядоченных поездов, стандартное отклонение будет небольшим. Кроме того, пользователь вводит средний размер капли и капли размером стандартного отклонения, что составляет полидисперсности падение размеров. Обратитесь к документации скрипт для получения дополнительной информации.

При увеличении скорости потока водной или уменьшения скорости потока масла, чтобы увеличить число частиц или клеток на падение, риск неустойчивой струйная увеличивается соответствующих расходах вблизи экстремальных значений. Таким образом, максимальное число достижимо частиц / клеток на падениебудет зависеть от геометрии устройства и свойств жидкости. Учитывая частиц / концентрации клеток и скорости потока масла, число частиц / ячеек в капли ограничен верхний предел на водном расхода, которая должна быть достаточно большой, чтобы вызвать заказ, но должна быть достаточно маленькой, чтобы избежать неустойчивой струйная (и предел сдвига напряжения на клетки для обеспечения жизнеспособности). Кроме того, данный водный расход, при котором происходит упорядочение, дебит нефти должно оставаться достаточно большим, чтобы оставаться в капала режима.

Обратите внимание, что поколение капли и капать на струйное переход очень чувствительны к концентрации ПАВ. Высокие концентрации поверхностно-активных веществ увеличивает вязкость масла, изменяя параметры падения поколения. Как в стороне, дефицит широко доступны биосовместимые поверхностно-активных веществ для фторуглеродных масло представляет собой серьезную проблему. В настоящее время одним коммерческим поставщиком (Raindance технологий) существует для PFPE-PEG блок-сополимер, поверхностно-активные вещества, 25, но исследования показывают, мелкие методов синтеза ряда поверхностно-активных групп, таких как PFPE-HEG. 29,30 альтернативы, такие как светлые нефтепродукты были использованы в биологических приложений поколения падение доступ к более широкому кругу доступных поверхностно-активных веществ, 24,31 но учтите, что сопровождающий увеличение вязкости по сравнению с фторуглеродной нефть изменяет параметры падения поколения. В недавнем обзоре 32 описывает большое количество опубликованных непрерывного масла фазы и ПАВ.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

JE является изобретателем в ожидании патент, основанный на технологиях, используемых в этой рукописи.

Acknowledgements

Мы благодарим Raindance технологии для выборки PFPE-PEG поверхностно-активных веществ, используемых в данном исследовании, и мы благодарим BioMEMS ресурсный центр (Mehmet Toner, директор) для формы кремниевой пластины используются для создания реплик PDMS канала.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
AutoCAD AutoDesk
Transparency Mask Fineline Imaging Inc.
SU-8 Photoresist MicroChem Corp. 2050
Dektak Profilometer Veeco Instruments, Inc.
Petri Dish BD Biosciences 351058
PDMS Silicone Elastomer Kit Dow Corning Sylgard 184, Material Number (240)4019862
Vacuum Desiccator Jencons 250-030
Vacuum Pump Alcatel Vacuum Technology 2010 C2
Vacuum Regulator Cole-Parmer EW-00910-10
Oven Thermo Fisher Scientific, Inc. Lindberg Blue M, OV800F
Biopsy Punch, 0.75 mm Harris Uni-Core 15072
Laboratory Corona Treater Electro-Technic Products Inc. BD-20AC, SKU 12051A
Glass Slides Gold Seal 3010
Aquapel PPG Industries Alternative Strategy
Polystyrene Microspheres, 9.9 μm Thermo Fisher Scientific, Inc. G1000
OptiPrep Sigma-Aldrich D1556 Not Demonstrated
Luer-Lok Syringes BD Biosciences 1 mL: 309628 3 mL: 309585
FC-40 Fluorocarbon Oil 3M Inc. Sigma Aldrich, F9755
PFPE-PEG Fluorosurfactant RainDance Technologies
Light Mineral Oil PTI Process Chemicals 08042-47-5 Alternative Strategy
Mineral Oil Surfactant Evonik Goldschmidt Corporation ABIL EM 90 Alternative Strategy
Tygon PVC Tubing Small Parts, Inc. TGY-010
30 Gauge Luer-Lok Syringe Needle, 1/2" Small Parts, Inc. NE-301PL-C
Inverted Microscope Carl Zeiss Imaging Axio Observer.Z1
High Speed Camera Vision Research Phantom V310
Syringe Pumps (2) Chemyx Inc. Nexus 3000
Silicone Oil Dow Corning 200 fluid, 10 cSt Optional for Emulsion Storage

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Zagnoni, M., Lain, G. L. e, Cooper, J. M. Electrocoalescence mechanisms of microdroplets using localized electric fields in microfluidic channels. Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids. 26, 14443-14449 (2010).
  2. Niu, X. Z., Gielen, F., Edel, J. B., deMello, A. J. A microdroplet dilutor for high-throughput screening. Nat. Chem. 3, 437-442 (2011).
  3. Vincent, M. E., Liu, W., Haney, E. B., Ismagilov, R. F. Microfluidic stochastic confinement enhances analysis of rare cells by isolating cells and creating high density environments for control of diffusible signals. Chemical Society reviews. 39, 974-984 (2010).
  4. Huebner, A. Quantitative detection of protein expression in single cells using droplet microfluidics. Chemical communications. 1218-1220 (2007).
  5. Love, J. C., Ronan, J. L., Grotenbreg, G. M., van der Veen, A. G., Ploegh, H. L. A microengraving method for rapid selection of single cells producing antigen-specific antibodies. Nature biotechnology. 24, 703-707 (2006).
  6. Bradshaw, E. M. Concurrent detection of secreted products from human lymphocytes by microengraving: Cytokines and antigen-reactive antibodies. Clin. Immunol. 129, 10-18 (2008).
  7. Liu, W. S., Kim, H. J., Lucchetta, E. M., Du, W. B., Ismagilov, R. F. Isolation, incubation, and parallel functional testing and identification by FISH of rare microbial single-copy cells from multi-species mixtures using the combination of chemistrode and stochastic confinement. Lab on a chip. 9, 2153-2162 (2009).
  8. Boedicker, J. Q., Li, L., Kline, T. R., Ismagilov, R. F. Detecting bacteria and determining their susceptibility to antibiotics by stochastic confinement in nanoliter droplets using plug-based microfluidics. Lab on a chip. 8, 1265-1272 (2008).
  9. Koster, S. Drop-based microfluidic devices for encapsulation of single cells. Lab on a chip. 8, 1110-1115 (2008).
  10. Kelly, R. T., Page, J. S., Marginean, I., Tang, K., Smith, R. D. Dilution-free analysis from picoliter droplets by nano-electrospray ionization mass spectrometry. Angew Chem. Int. Ed. Engl. 48, 6832-6835 (2009).
  11. Hong, J., deMello, A. J., Jayasinghe, S. N. Bio-electrospraying and droplet-based microfluidics: control of cell numbers within living residues. Biomedical materials. 5, 21001 (2010).
  12. Edd, J. F. Controlled encapsulation of single-cells into monodisperse picolitre drops. Lab on a chip. 8, 1262-1264 (2008).
  13. Anna, S. L., Bontoux, N., Stone, H. A. Formation of dispersions using "flow focusing" in microchannels. Applied Physics Letters. 82, 364 (2003).
  14. Utada, A., Fernandez-Nieves, A., Stone, H., Weitz, D. Dripping to Jetting Transitions in Coflowing Liquid Streams. Physical Review Letters. 99, (2007).
  15. Chabert, M., Viovy, J. L. Microfluidic high-throughput encapsulation and hydrodynamic self-sorting of single cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 3191-3196 (2008).
  16. Segrí, G., Silberberg, A. Radial Particle Displacements in Poiseuille Flow of Suspensions. Nature. 189, 209-210 (1961).
  17. Carlo, D. D. i Inertial microfluidics. Lab on a chip. 9, 3038-3046 (2009).
  18. Carlo, D. D. i, Edd, J., Humphry, K., Stone, H., Toner, M. Particle Segregation and Dynamics in Confined Flows. Physical Review Letters. 102, (2009).
  19. Humphry, K. J., Kulkarni, P. M., Weitz, D. A., Morris, J. F., Stone, H. A. Axial and lateral particle ordering in finite Reynolds number channel flows. Physics of Fluids. 22, 081703 (2010).
  20. Lee, W., Amini, H., Stone, H. A., Carlo, D. D. i Dynamic self-assembly and control of microfluidic particle crystals. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107, 22413 (2010).
  21. Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J. A., Whitesides, G. M. Rapid prototyping of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane. Anal. Chem. 70, 4974-4984 (1998).
  22. Kotz, K., Cheng, X., Toner, M. PDMS Device Fabrication and Surface Modification. J. Vis. Exp. (8), e319 (2007).
  23. Haubert, K., Drier, T., Beebe, D. PDMS bonding by means of a portable, low-cost corona system. Lab on a chip. 6, 1548-1549 (2006).
  24. Hatch, A. C. 1-Million droplet array with wide-field fluorescence imaging for digital PCR. Lab on a chip. 3838-3845 (2011).
  25. Holtze, C. Biocompatible surfactants for water-in-fluorocarbon emulsions. Lab on a chip. 8, 1632-1639 (2008).
  26. Garstecki, P., Stone, H., Whitesides, G. Mechanism for Flow-Rate Controlled Breakup in Confined Geometries: A Route to Monodisperse Emulsions. Physical Review Letters. 94, (2005).
  27. Garstecki, P., Fuerstman, M. J., Stone, H. A., Whitesides, G. M. Formation of droplets and bubbles in a microfluidic T-junction-scaling and mechanism of break-up. Lab on a chip. 6, 437-446 (2006).
  28. Nie, Z. Emulsification in a microfluidic flow-focusing device: effect of the viscosities of the liquids. Microfluidics and Nanofluidics. (2008).
  29. Holt, D. J., Payne, R. J., Chow, W. Y., Abell, C. Fluorosurfactants for microdroplets: interfacial tension analysis. Journal of colloid and interface science. 350, 205-211 (2010).
  30. Holt, D. J., Payne, R. J., Abell, C. Synthesis of novel fluorous surfactants for microdroplet stabilisation in fluorous oil streams. Journal of Fluorine Chemistry. 131, 398-407 (2010).
  31. Hatch, A. C., Fisher, J. S., Pentoney, S. L., Yang, D. L., Lee, A. P. Tunable 3D droplet self-assembly for ultra-high-density digital micro-reactor arrays. Lab on a chip. 11, 2509-2517 (2011).
  32. Baret, J. C. Surfactants in droplet-based microfluidics. Lab on a chip. 12, 422-433 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics