Alta taxa de transferência de célula única e múltipla de células Micro-encapsulamento

Bioengineering

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Summary

Combinando monodispersos geração gota com ordenação de inércia de células e partículas, nós descrevemos um método para encapsular um número desejado de células ou partículas em uma única gota a taxas kHz. Nós demonstramos a eficiência duas vezes superiores às de encapsulamento desordenada para gotas simples e dupla-partícula.

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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).

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Abstract

Protocol

Os protocolos nesta secção descrever os materiais e equipamentos utilizados especificamente para obter os resultados experimentais apresentados. Note-se que os fornecedores alternativos para produtos químicos e os equipamentos podem ser utilizados.

1. Fabricação de dispositivos e litografia suave

Técnicas padrão de litografia suave, 21 um número de que foram caracterizados em artigos Jové anteriores, 22 foram utilizados para a criação de polidimetilsiloxano (PDMS) redes de microcanais ligados a substratos de vidro. Além de mestre fabricação de moldes de réplica por SU-8 fotolitografia, os processos podem ser realizados fora de uma sala limpa ou capuz limpo, no entanto, poeiras e partículas deve ainda ser minimizada para alcançar resultados consistentes.

  1. Conceber um padrão de micro-canais, como mostrado na Figura 1 em AutoCAD (AutoDesk Inc.). Empregar um fabricante terceiro (Fineline Imaging Inc.) para imprimir uma alta resolução (50.000 dpi) transmáscara de transparência em filme Mylar ou de quartzo, onde os canais são transparentes sobre um fundo escuro.
  2. Criar um silício e SU-8 mestre fotorresiste para a moldagem de réplica. Resumidamente, girar SU-8 2050 (Microchem) fotorresiste negativo com rpm recomendado pelo fabricante sobre um spin-coater para criar uma camada de 52 mM de espessura em uma superfície limpa de 7,5 cm ou 10 wafer de silício cm. Depois de cozer macio, borda interna do cordão de, exposição aos raios UV através de uma máscara de contato, pós-exposição cozer, desenvolvimento e exposição de inundação, medir a espessura real da camada SU-8 usando um perfilômetro Dektak (Veeco). Tape o molde mestre para o fundo de um 4 "ou 5" placa de Petri para preparar PDMS moldagem de réplica.
  3. Mix base de elastómero de PDMS com o agente de cura de elastómero (Dow Corning) em uma razão de 10:1 de base w / w para agente de cura. Verter bem misturada precursor PDMS para o mestre de silício para criar uma camada de espessura de 2-3 mm final. Uma mistura de 20 g de base de elastómero com 2 g do agente de cura é suficiente para cobrir uma superfície de diâmetro 4 ".
  4. Coloque a master molde e PDMS em exsicador de vácuo (Jencons) para o PDMS de-gás não curado. Usando um regulador de pressão (Cole Parmer), lentamente diminuir a pressão manométrica câmara de 0 "Hg para -27" Hg durante 20 minutos para evitar a excessiva formação de espuma. Deixar dispositivo na câmara de vácuo a -27 "Hg durante 30 minutos ou até que as bolhas de ar desaparecer.
  5. Libertação de vácuo e mover o molde mestre e PDMS para um forno de 65 ° C (Thermo Scientific) para um mínimo de quatro horas. O dispositivo pode ser deixado no forno durante a noite para melhorar a cura.
  6. Remova o dispositivo de forno e deixa-se arrefecer. Corte com cuidado em torno de PDMS wafer circular usando uma faca de precisão e casca fora PDMS. Cortar contorno dispositivo como mostrado na Figura 1 com um bisturi.
  7. Portas de perfurador fluídicos (três por dispositivo) nas três regiões redondos mostrados na Figura 1, usando um punção de biópsia. Para este dispositivo, usar um 0,75 milímetros de diâmetro exterior perfurador (Harris).
  8. Respeite fita adesiva para o lado modelado do PDMS e casca para remover qualquerpó. Como uma alternativa de redução de custos, mas viável para aparelhos de plasma convencionais de oxigênio, 21,22 plasma tratar o lado modelado do PDMS e um 3 limpa "x 1" lâmina de vidro usando um hand-held laboratório corona tratador (Electro-Technic Products Inc .) 23. Note-se que este dispositivo deve ser utilizado em um exaustor ou área bem ventilada devido à descarga de ozônio, e todos os relógios e telefones celulares devem ser mantidos pelo menos dez metros de distância. Ajustar a descarga de coroa para atingir uma coroa estável com o mínimo de faíscas. Lentamente acenar o eletrodo aproximadamente 1/4 "acima de cada superfície de cerca de 20 segundos e logo em seguida trazer as superfícies tratadas em contato para formar um forte vínculo permanente antes de as superfícies de PDMS retornar ao seu estado nativo.
  9. Coloque o dispositivo sobre uma placa de metal, lugar num forno de fresco, definir o forno a 120 ° C, e cozer durante a noite para completar a ligação e para retornar o PDMS ao seu estado hidrofóbico original. 24 Durante este fermento de alta temperatura, tele superfície de vidro do canal também ser processado hidrofóbico devido à deposição de uma camada hidrofóbica fina sobre o vidro. Alternativamente, os revestimentos hidrofóbicos tais como Aquapel (PPG Industries) pode ser injectado nas portas fluídicos usando uma seringa de 1 mL e uma agulha de seringa 12. Cuidadosamente, mas firmemente injectar a Aquapel seguido por purga de ar para as portas fluídicos sem quebrar o vínculo PDMS ao vidro . Agressivamente repetir a purga de ar em todas as portas de entrada e saída, enquanto limpando qualquer Aquapel excesso, a fim de evitar quaisquer depósitos que podem entupir os canais de secagem.

2. Preparação da Amostra

  1. Prepara-se uma cultura de células de acordo com procedimentos estabelecidos para o seu tipo de célula escolhido. Para o dispositivo particular usado neste estudo, 8-15 uM partículas ou células devem adequadamente requisitar para encapsulamento. Tipos de células menores ou maiores podem exigir alterar as dimensões do canal de focagem para alcançar p Re adequada. Para o meresultados de demonstração Thod mostrados neste trabalho, 9,9 mM de poliestireno microesferas (G1000, Thermo Scientific) são utilizados como substitutos das células.
  2. Preparar a partícula aquosa ou suspensão de células através de agitação suave. Quando se utiliza células ou partículas de poliestireno, o controlo de concentração é essencial (ver Figura 4) para alcançar o encapsulamento ordenados ideal. Usando os dados anteriores 12 como um guia, calcular a célula desejado ou concentração de partículas com base no espaçamento trem ordenada e tamanho do canal de micro-como: uma célula ou partícula por esperados vezes trem longitudinais de espaçamento a concentração de canal na área de corte transversal. Se a concentração de estoque (1% w / w) é inadequado, aumentar a concentração (aqui a 1,5% w / w) suavemente por centrifugação da amostra banco de remoção de líquido sobrenadante, e re-suspensão das partículas por vórtice de mistura, ou mais suave mistura quando se utiliza células. Preparar um volume adequado de conta para o volume desejado e recolha para o tempo de execução associado com flow sintonia.
  3. Ambas as células e partículas de poliestireno têm um peso específico maior do que um. Apesar de não ser demonstrado neste protocolo, a longo prazo experiências com uma duração da ordem de vários minutos a horas, a flutuabilidade coincidir com a solução pela adição de um soluto tal como CaCl 2 para partículas ou OptiPrep (Sigma-Aldrich) para as células.
  4. Prepara-se uma amostra de 10 mL da fase contínua de óleo de fluorocarbono por mistura do óleo de fluorocarbono FC-40 (3M) e PFPE-PEG bloco tensioactivo de copolímero 25 (2,5% w / w) (Raindance Technologies) em um tubo de centrífuga de 15 mL. Alternativamente, o óleo mineral leve (Chemicals Processo PTI) pode ser utilizado com ABIL-EM surfactante 90 (2,5% w / w) (Evonik Goldschmidt Corporation).

3. Instalação Experimental

  1. Ligue o microscópio óptico invertido (Axio Observer, Zeiss) e câmera de alta velocidade (Phantom V310, Vision Research). Concentre-se e inspecionar os canais de tamancos e detritos por qualquer mover manualmente o dispositivo ouusando um microscópio de fase motorizado. Alguns fragmentos pequeno pode ser empurrado para fora quando o líquido flui através de. Para partículas grandes ou tamancos óbvias, selecione outro canal no dispositivo como detritos no canal de focagem pode degradar significativamente a qualidade ordenação. Note-se que obstruções pode muitas vezes ser removido sob fluxo pressionando firmemente na superfície PDMS acima da região afectada com uma pinça romba.
  2. Corte três pedaços de tubos de PVC (0,01 "ID/0.03" OD, Tygon) para a entrada aquoso, óleo de entrada e saída de emulsão. Para minimizar o volume morto, cortado apenas o suficiente para alcançar tubagem a partir das bombas de seringa para a platina do microscópio. Cortar as extremidades de tubos a um ângulo de 45 ° para facilitar a inserção em portos fluídicos.
  3. Use pinças para pressionar encaixar o tubo termina nas portas fluídicos perfurados no Passo 1 e pressione encaixar dois calibre 30 blunt-ponteira de aço inoxidável agulhas de seringa de aço (SmallParts) nas extremidades livres do aquosa respectivo e os tubos de alimentação de óleo (não necessário adesivo) . Colocar o tubo de saída para um r resíduoseservoir. Este tubo irá mais tarde ser movido para um reservatório de recolha.
  4. Mova o dispositivo ea tubulação em anexo ao estágio do microscópio, alinhar e focar o bico dispositivo usando um objetivo disponível (20x foi utilizado para este experimento). Ajustar para K hler iluminação e configurações microscópio outros, conforme necessário para uma excelente gravação.
  5. Encher uma seringa de 1 mL (BD) com a fase aquosa bem misturada e uma seringa de 3 ml (BD) com a solução de fase oleosa preparada no Passo 2. Observe que todas as seringas de qualquer volume pode ser usado e deve ser cuidadosamente selecionados em função dos tempos de execução desejados e minimização de qualquer pulsatilidade. Incline uma seringa na vertical e um ligeiro toque para mover as bolhas de ar à saída de seringa. Lentamente deprimir êmbolo suficiente para empurrar o ar para a ponta da seringa. Segurando a seringa na vertical, ligar as seringas para a agulha da seringa respectivo já ligado ao dispositivo no Passo 3,3. Deprimir êmbolo para forçar o ar através do volume morto agulha de seringa até que o fluido é pushed através da tubagem quase para o dispositivo. Firmemente montar a seringa a uma bomba de seringa (Nexus 3000, Chemyx) e envolver o bloco êmbolo. Repita as ligações para a segunda seringa e montar a uma bomba de seringa segundo.
  6. Potência em cada bomba de seringa e programa usando os protocolos do fabricante da bomba. Estabelecer as taxas de fluxo inicial de Q óleo = 50 uL / min e Q aq = 5 uL / min para a fase de óleo e fase aquosa, respectivamente. Iniciar as bombas.
  7. Espere para cada fluido para introduzir o dispositivo e preencher os canais, empurrando para fora o ar morto restante. Isso pode levar vários minutos. Se houver uma grande quantidade de ar na tubagem de entrada, aumentar temporariamente a cada taxa de fluxo até que o ar é expelido. Não aumente as taxas de fluxo tão alto que as pressões ocorrem grandes no canal, levando potencialmente a PDMS-para-vidro falha vínculo.
  8. Usando as taxas de fluxo inicial, observar a formação de gotas no bico (resultados mostrados aqui: 20x magnification, frame rate 21005 fps, exposição 3 mS). Reduzir o campo de vista da câmera para apenas o bocal para maximizar a taxa de frame e reduzir os requisitos de memória, se possível. Captura vídeos de amostra e confirmar que a taxa de amostragem é adequada para evitar aliasing.
  9. Para evitar a jacto (ver Figura 2), começar com baixas taxas de fluxo aquoso. Lentamente, aumentar a taxa de fluxo aquoso para observar ordenação de partículas no canal de solução aquosa de longo com o aumento da taxa de fluxo.
  10. Se a concentração de partículas é demasiado baixo para proporcionar comboios com relativamente poucos "em falta" partículas e da amostra não foi flutuabilidade encontrados, fisicamente inclinar a bomba de seringa para a saída da seringa para proporcionar gradual sedimentação de partículas para a saída de uma seringa. Este método é demonstrado no protocolo de vídeo. Periodicamente rotativo a seringa ao longo do seu eixo pode também reduzir a sedimentação indesejada.
  11. Uma vez ordenação adequada ocorre, ajustar a taxa de fluxo de óleo para sintonizar a frequência de geração etamanho de gotas. O volume da gota média pode ser calculado utilizando a taxa de fluxo aquoso dividido pela frequência geração gota como medido por captura de vídeo. Iterativamente ajustar as taxas de ambos os fluxos de atingir taxas de encapsulamento desejados e volumes de gota.
  12. Uma vez estável de encapsulação é confirmada ordenada, mover o tubo de saída a partir do reservatório de resíduos para um reservatório de recolha ou alimentá-lo em outro dispositivo para teste subsequente.
  13. Determinar o tempo de recolha com base no número desejado de gotículas e da frequência de geração calculada.
  14. Gravar a fracção de gotas contendo 0, 1, 2, ..., N partículas para quantificar a eficiência usando quer gota video resultados da produção ou por pipetagem de uma amostra de emulsão recolhidos para inspecção.

4. Os resultados representativos

Os resultados são apresentados que alcançar tanto controlada de partícula única e controlada de encapsulação de duplo de partícula (Figura 3). Ao cortara taxa de fluxo de FC-40 óleo em meia, uma única partícula de encapsulação torna-se dois-partícula de encapsulação. Por outro lado, poderíamos ter aumentado a taxa de fluxo aquoso para fornecer partículas para o bico mais rapidamente, mas também teria aumentado o risco de ejecção do fluxo aquoso. Histogramas da Figura 3 apresenta o número fraccionário de partículas por gota para os dois casos, juntamente com as comparações com estatística de Poisson. As gotas ocasionais com partículas de zero são principalmente devido à "faltando" partículas nos comboios ordenadas, enquanto que os casos em que existem partículas mais do que encapsulados resultado desejado a partir de locais altas concentrações de partículas e as partículas que, por vezes, migram para uma das duas posições verticais de focagem. Note-se que a flutuabilidade correspondente conforme descrito na Seção 2, não foi utilizado. Em vez disso, a bomba de seringa foi fisicamente inclinada para permitir sedimentação de partículas para a saída da seringa, levando a uma elevada concentração de partículas durante a corrida.

Figura 4. Sem ordenação completa, os grupos localizados de forma de partículas e são encapsulados, mas muitas gotas são sem partículas. Um histograma mostra a diminuição da eficiência de encapsulação para o encapsulamento de partícula desejado dois.

A Figura 1
Figura 1. Dispositivo de encapsulamento. a) dispositivo geral com entradas, saída, e canal de ordenação muito tempo. A altura do dispositivo é de 52 mM ea largura do canal ordenação é de 27 mM. b) Tanto aquosa e as entradas de óleo têm filtros detritos grandes com aberturas do fim da largura do canal ordenar para o ponto de vista ampliada da entrada de óleo. c) A vista alargada do bico mostra larguras de canal iguais de 27 mm para os canais aquosos e óleo, seguido pela contracção do bocal de 22 uM e expansão súbita de um canal mais largo iM 61.Note-se que as dimensões do dispositivo mostrado aqui foram verificados utilizando um perfilómetro após microfabricação e diferem um pouco das dimensões nominais da máscara. A verdadeira imagem do canal de ordenação e bico estão disponíveis on-line como Suplementar Figura 1 . A máscara de arquivo AutoCAD também foi incluída on-line como um complemento a este manuscrito.

A Figura 2
Figura 2. Histerese de um gotejamento para a transição de jacto usando um mais amplo do dispositivo (80 mM de largura x 22 uM alta). a) Para a taxa de FC-40 de fluxo constante (Q óleo = 45 uL / min), a formação de gota constante ocorre a 10 kHz utilizando uma solução aquosa caudal Q aq = 8 uL / min. Como a taxa de fluxo aquosa é lentamente aumentada para 10 e mu; L / min, ejecção do fluxo de fluido aquoso é disparado. b) Quando a taxa de fluxo é retornado a 8 mL / min de jacto continua. Note-se que a formação de gota constante pode ser re-estabelecido, por breves instantes parando a bomba de fluxo aquoso (uma pausa de 1 segundo é típico).

A Figura 3
Figura 3. Encapsulação simples e dupla-partícula. Uma formação da gota) com uma célula por gota (Q óleo = 60 uL / min, Q aq = 9 mL / min) com uma taxa de geração de gota de 6,1 kHz, o tamanho médio de gota 24,4 pL, e uma eficiência de captura de uma única célula D k = 79,5% e P k = 83,7% (λ = 0,95) para um tamanho de amostra de n d = 517 gotas e n ​​p = 491 partículas formação da gota. b) com duas células por gota é conseguido simplesmente por redução da FC-40 caudal de óleo Q para 30 μL / min. As maiores (39,8 pL) gotas são formados a uma taxa de 3,8 kHz com uma eficiência de captura de duas células D k = 71,5% e P k = 79,5% (λ = 1,80) para um tamanho de amostra de n D = 383 gotas e n p = 689 partículas. CD) Dois histogramas comparar as eficiências de encapsulação de queda de partículas de D k ordenou encapsulamento simples e duplo de partículas, com estatística de Poisson (encapsulamento aleatório). Note-se que para ambos os casos, o espaçamento de partícula na direcção do fluxo é de cerca de 17-18 mm para totalmente ordenadas, as partículas alternados. Vídeos Suplementares mostrando tanto o encapsulamento de um único e duplo-partícula estão disponíveis online. Clique aqui para ver 3 filmes complementares . Clique aqui para ver 3b filme Suplementares .


Concentração Figura 4. Afecta grandemente a eficiência de encapsulamento. A) Como as reduções de concentração, ordenação completa não ocorre, e assim "buracos" nos trens emergir, deixando algumas gotas com menos do que as partículas previstas. B) O histograma mostra a eficiência diminuiu ( D k = 55,9%, P k = 70,9%) para dois-partícula de encapsulação devido a um valor mais baixo de λ = 1,57, onde há quase a mesma quantidade de partículas de um único cai como existem duas vezes de partículas gotas. Isto resulta a partir de óleo figura Q = 30 uL / min e Q aq = 9 mL / min, as condições de escoamento mesmas para Figura 3b. Um vídeo representante suplementar está disponível online. Clique aqui para ver 4 Movie Suplementar .

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Discussion

Apesar graus relativamente elevados de ordenação, nem todos os gotas conterá o número apropriado de partículas ou células. Eficiência de encapsulação pode ser calculada como o número de células ou partículas que ficam encapsulados em gotas com a ocupação desejado dividido pelo seu número total. Estes dados em bruto pode ser obtido quer a partir de um algoritmo de vídeo de alta velocidade automático ou de imagiologia de uma amostra de emulsão recolhida. Isto pode ser comparado com a fracção de partículas de P k encapsulado em uma gota contendo partículas de K ea fracção de gotas D k que contêm partículas de k. A partir da Figura 3, ambas as eficiências de encapsulação simples e duplas de partículas superar eficiências de encapsulação aleatórios por mais de um factor de dois e reduzir consideravelmente o número de gotas com mais do que o número desejado de partículas A Figura 4 demonstra a necessidade de concentrações adequadas para proporcionar alta eficiência.; isto é, e lambd um;, uma função de ambos concentração de partículas e volume da gota, deve ser igual ou próximo do número de células desejadas por gota para maximizar partículas correctamente-encapsulados ou células. Note-se que uma maior concentração de partículas ou células geralmente é uma coisa boa para ordenação completa como trens densas tendem a se espalhar ao longo do tempo e preencha regiões vazias entre os trens. Por outro lado, se a concentração for demasiado elevada, o elevado número de partículas pode causar instabilidade interfaciais que induzem jacto no bico. Em estudos específicos (tais como uma única célula de encapsulação, por exemplo), pode ser mais vantajoso evitar múltipla de células gotículas à custa da introdução de algumas gotas mais vazios, portanto, um λ ligeiramente inferior será desejado. Isto também se aplica para os estudos destinados a interacções entre duas células ou entre uma célula e uma partícula, onde gotículas de partícula única ou de uma única célula são mais tolerável do que gotas com dois ou mais de um tipo de célula ou de partículas.

jove_content "> A manutenção de um λ constante ao longo do tempo é crítica para a encapsulação consistente. auxilia flutuação correspondentes na controle a longo prazo, reduzindo a concentração de sedimentação de células e partículas na seringa e tubos. No entanto, a flutuabilidade correspondência também resulta em uma viscosidade mais elevada aquosa que pode atrasar ordenação (resultando em mais concentrando requisitos de canal), aumentar a queda de pressão do canal, e alterar as taxas de fluxo requerido para a geração de gota. Uma alternativa para a flutuabilidade correspondência utilizado nesta experiência é fisicamente inclinar a bomba de seringa de modo que a tomada de seringa está apontado quase verticalmente para baixo (para minimizar a adesão de células ou em partículas para o interior da seringa). Aqui, utilizou-se 9,9 mM de diâmetro microsferas com uma fracção de volume de partícula de 1,3% (aproximadamente 25 milhões de partículas por ml), mas foram utilizados para aumentar a inclinação fracções de volume a 2% para os dados mostrados na Figura 3. Uma segunda alternativa é misturar o fluido aquoso intermittcantes com um rolamento de esferas de aço inoxidável fechado (Teflon revestido para trabalhar com células) usando um pequeno ímã externo. Cuidado é necessário no entanto, para evitar deixando o rolamento de esferas resolver para a ponta de seringa em que pode obstruir a entrada para o tubo de entrada. No entanto, estas alternativas são mais trabalho intensivo e menos do que as correspondências repetível flutuabilidade, de modo correspondente a flutuabilidade é o mais apropriado para as experiências de maior escala que ocorrem ao longo períodos de tempo longos. Enquanto ordenação inercial requer Re e Re alta p de operar, quando a solução aquosa e os fluxos de petróleo são empurradas mais alto, estável gotejamento de gotas se vira para ejecção 14 (ver Figura 2) e os resultados de encapsulamento não controlados. Para as células mais pequenas do que as partículas de 10 uM usados ​​aqui, menores dimensões do canal pode ser necessária para alcançar p Re suficiente se as taxas de fluxo não pode ser aumentada sem ejecção. Uma particularidade do jacto em sistemas microfluídicos é que os efeitos de histerese pode ocorrer which tornar difícil a parar de jacto por simplesmente reduzir a taxa de fluxo aquoso uma vez que ocorre de volta para um ponto em que não foi observado. Com base nos resultados experimentais, pode-se desenvolver um gotejamento dimensional ou não-dimensional para jorrar mapa de fluxo como aqueles previamente desenvolvidos para axiais co-flowing bicos 14 e T-junções 26-28 com contornos adicionais para a taxa de geração de gota por gota, células, e eficiência de encapsulação. Este mapa proporcionaria um roteiro robusto a partir do qual a taxa de geração de queda pode ser previsto para calcular λ e, assim, proporcionar uma taxa de fluxo estimado para fluxos de água e óleo a priori.

Embora não seja directamente demonstrado aqui, as reduções adicionais em óleo de caudal Q dos apresentados na Figura 3b iria aumentar ainda mais o número de partículas por gota a três, quatro, e assim por diante. Para obter mais partículas por gota, ou óleo de Q deve diminuir ou a AQUEOU vazão Q aq deve aumentar. Como um aparte, nós incluímos uma linha suplementar script MATLAB que modela a eficiência de encapsulação de capturar qualquer número de partículas em gotas. O utilizador insere o espaçamento médio de partícula e um desvio padrão de espaçamento de partícula, que modela o grau de ordenação. Para os trens encomendados, o desvio padrão será pequeno. Além disso, o usuário informar o tamanho da gota média e desvio padrão tamanho de gota, o que explica a polidispersão de tamanhos de gota. Consulte a documentação do script para informações adicionais.

Ao aumentar a taxa de fluxo aquoso ou diminuindo a taxa de fluxo de óleo para aumentar o número de partículas ou de células por gota, o risco de instáveis ​​aumentos jactos como as taxas de fluxo respectivos valores próximos dos extremos. Assim, o número máximo de partículas realizáveis ​​/ células por gotadependerá da geometria do dispositivo e as propriedades do fluido. Dada a concentração de partículas / célula ea taxa de fluxo de óleo, o número de partículas / células por gota é restringida por limites superiores para as taxas de fluxo aquosa, a qual deve ser suficientemente grande para induzir ordenação, mas deve ser suficientemente pequena para evitar instável jacto (e de cisalhamento limite tensões sobre células para assegurar a viabilidade). Alternativamente, dada uma taxa de fluxo aquoso no qual ordenação ocorre, a taxa de fluxo de óleo deve permanecer suficientemente grande o suficiente para permanecer no regime de gotejamento.

Note-se que a geração de queda e do gotejamento para jacto de transição são muito sensíveis a concentração de surfactante. Concentrações de tensioactivo altas aumentar a viscosidade do óleo, alterando os parâmetros de geração de gota. Como um aparte, a escassez de amplamente disponíveis tensoativos biocompatíveis para óleos de fluorocarbono apresenta um grande desafio. Atualmente, um fornecedor comercial (Raindance Technologies) existe para PFPE-PEG surfactantes copolímero em bloco, 25, mas estudos demonstram técnicas de pequena escala de síntese de um número de grupos de tensioactivos, tais como PFPE-HEG. 29,30 Alternativas tais como óleo mineral leve têm sido utilizados em aplicações de geração biológicos gota para aceder a uma gama mais ampla de agentes tensioactivos disponíveis, 24,31 mas nota que o aumento da viscosidade de acompanhamento, em comparação ao óleo de fluorocarbono altera os parâmetros de geração de queda. Uma revisão recente 32 descreve um grande número de publicados óleos fase contínua e agentes tensioactivos.

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Disclosures

JE é um inventor em uma patente pendente baseado na tecnologia utilizada neste manuscrito.

Acknowledgements

Agradecemos Technologies Raindance para a amostra de PFPE-PEG surfactante utilizada neste estudo, e agradecemos a BioMEMS Resource Center (Mehmet Toner, diretor) para o molde de wafer de silício usado para criar réplicas dos canais de PDMS.

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

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