الكتاب أود أن أشكر مؤسسة البحوث الألمانية (DFG) للتمويل جزئيا هذا العمل في إطار منحة أرقام أور 70/10/01 وجولة أوروغواي 70/12-01.

1-تصنيع تكنولوجيا الترميد باستخدام Biosensor موائع جزيئية <ol><li>قوفرات إعداد بي.
	جولة الركازة قص بي <ol><li>إلى 6 في الرقائق. وضع رقاقة PI في فرن على 120 درجة مئوية لحوالي 1 ح لخبز جفاف.</li>
	</ol></li> <li>الخطوة التصويرية الأولى لعملية زنتها.
	<ol><li>برنامج تدور-المغطى بوقت غزل 30-s على 3000 دورة في الدقيقة، مع تسارع 2,000 لفة في الدقيقة/س مكان يفر PI في سبين-المغطى وإصلاحه، وتطبيق فراغ. الاستغناء عن 2 مل من مقاومة، مما يتيح عملية انطلاقة، وبدء تشغيل البرنامج تدور المغطى. إزالة يفر من زيادة ونقصان-المغطى ولينة-خبز يفر PI على طبق ساخن لمدة 2 دقيقة في 100 درجة مئوية.</li>
		<li>ضبط قناع المرجوة للزخرفة أقطاب كهربائية على رقاقة PI بالعين المجردة وتعريضها إلى 400 مللي جول/سم 2 الأشعة فوق البنفسجية الخفيفة (365 نانومتر). مكان يفر في وعاء مليئة بمطابقة مقاومة مطور في شاكر مداري والسماح لها بهزة قليلاً لدقيقة 1</li>
		<li>بعد إزالة مقاومة الزائد، استخدم دش شطف يفر PI بالمياه (المياه دي) على مقاعد البدلاء رطب والجاف لأنه بعد ذلك باستخدام الهواء المضغوط.</li>
	</ol></li> <li>ترسب البلاتين لتشكيل أقطاب كهربائية-
	<ol><li>تستخدم عملية ترسب بخار مادية قياسية لإيداع 200 نيوتن متر البلاتين على رقاقة 19-</li>
		<li>مكان يفر في وعاء. إضافة مزيل مطابقة للوعاء وإزالة المقاومة زنتها بينما قليلاً تهتز يفر على شاكر مداري حتى تتم إزالة جميع البلاتين الزائدة. شطف وتجفيف يفر بي كما هو موضح في الخطوة 1.2.3.</li>
	</ol></li> <li>التصويرية والخطوة الثانية: تشكيل طبقة العزل.
	<ol><li>وضع رقاقة PI في فرن يسخن إلى 120 درجة مئوية لمدة 5 دقائق ليذوي إجرائه.</li>
		S <li>برنامج الخطوة الأولى زيادة ونقصان-المغطى إلى 5 من الغزل الوقت 500 لفة في الدقيقة. برنامج الخطوة الثانية لمدة 30 ثانية على 4000 لفة في الدقيقة، مع تسارع 700 دورة في الدقيقة/س.</li>
		<li>مكان يفر PI على زيادة ونقصان-المغطى وإصلاحه، وتطبيق فراغ. الاستغناء عن 4 مل من مقاوم الضوء على أساس الإيبوكسي المناسبة قبل بدء البرنامج تدور المغطى.</li>
		<li>لينة-خبز يفر المغلفة لمدة 3 دقائق عند 95 درجة مئوية على لوحة الساخن.</li>
		<li>ضبط القناع لطبقة العزل على رقاقة استخدام علامات محاذاة كل منهما وعدسة العين. كشف يفر إلى 100 مللي جول/سم 2 الأشعة فوق البنفسجية الخفيفة (365 نانومتر).</li>
		<li>لخبز بعد تعرض، مكان الرقاقة على لوحة الساخن مسخن لمدة 2 دقيقة في 95 ° C.</li>
		<li>مكان يفر في وعاء ووضع المقاومة مع مطور مناسبة (مثل 1-ميثوكس-2-بروبيل-أسيتات لمدة 2 دقيقة، في حالة سو-8) على شاكر مداري.</li>
		<li>شطف يفر بي أولاً بالكحول وثم شطف والجافة كما هو موضح في الخطوة 1.2.3.</li>
		<li>الثابت-خبز مقاوم الضوء في فرن ح 3 على 150 درجة مئوية.</li>
	</ol></li> <li>ساعد البلازما التنظيف من أقطاب كهربائية-
	<ol><li>لإزالة بقايا مقاوم الضوء، واستخدام البلازما الأوكسجين مع وحدة بلازما قياسية. ابدأ تشغيل برنامج التنظيف، استخدام طاقة التردد المنخفض 200-ث مع تدفق 100% O 2، بمعدل 250 sccm، ومجموع وقت الحد الأدنى 3</li>
		<li>مكان يفر بي إلى غرفة البلازما وإصلاح الرقاقة على اللوحة على أسس استخدام أغطية الزجاج، وبدء عملية البلازما.</li>
	</ol></li> <li>الفضة وترسيب كلوريد الفضة: إنشاء قطب مرجعي على شريحة.
	<ol><li>باسيفاتي جهة الاتصال البلاتين منصات ليفر مع شريط لاصق حساسة للأشعة فوق البنفسجية. قطع إحباط 5 ملم على نطاق المنظومة و 11 سم طوله المشارب وإرفاقها ليفر، حماية أجزاء لا تودع الفضة.</li>
		<li>ترسيب الفضة، وضع حمام سونيك (35 كيلو هرتز) في خزانة الأبخرة وإدراج حاوية الحل اﻻلكتروﻻيت الفضة (100 غرام/لتر Ag، الأس الهيدروجيني 12.5) في الحمام. تعيين حمام سونيك إلى درجة حرارة الغرفة والسلطة إلى 10%- 
		تنبيه: حلول اﻻلكتروﻻيت الفضة شديدة السمية وينبغي التعامل معها بعناية فائقة. ينبغي ابدأ أن استنشاق الأبخرة.</li>
		الاتصال <li>الاتصال الجزء الأكبر من أقطاب مرجع مصدر الحالي مستمر. توصيل العداد الكهربائي، سلك فضة هي مغمورة في الحل اﻻلكتروﻻيت الفضة، إلى مصدر الحالية باستخدام كابلات الاتصال القياسية.</li>
		<li>تعيين المصدر الحالي للعاصمة وكثافة التيار-4.5 mA/سم 2، مما أدى إلى معدل ترسيب فضة حوالي 0.3 ميكرومتر/دقيقة بدء حمام سونيك واسمحوا المصدر الحالي تشغيل ل 10 دقيقة شطف يفر مع المياه دي</li>
		<li>لإضافة الكلور مسرى مرجع، إدراج سفينة من 0.1 متر كلوريد البوتاسيوم (بوكل) الحل في الحمام سونيك. ربط جهة الاتصال الأكبر يفر وقطب البلاتين التي هي مغمورة في حل بوكل مع المصدر الحالي المستمر-</li>
		<li>تعيين المصدر الحالي للعاصمة وكثافة التيار +0.6 mA/سم 2، أسفر عن معدل ترسيب تقريبا 0.075 ميكرومتر/دقيقة بدء حمام سونيك واسمحوا المصدر الحالي تشغيل ل 7.5 دقيقة</li>
		<li>الشطف وجاف PI رقاقة، كما هو موضح في الخطوة 1.2.3.</li>
		<li>إزالة الشريط حساسة للأشعة فوق البنفسجية بعد الأشعة فوق البنفسجية (365 نانومتر) تعرض 300 مللي جول/سم 2 والشطف وجاف يفر PI، مرة أخرى كما هو موضح في الخطوة 1.2.3.</li>
	</ol></li> <li>التصويرية الخطوة الثالثة: "استخدام دفرس" لإنشاء قنوات موائع جزيئية.
	<ol><li>قص الطبقات الترميد اللازمة إلى حجم مماثل ليفر (20 × 20 سم 2). إصلاح القناع المطلوب على وحدة التعرض ومحاذاة الطبقة الترميد على قناع باستخدام العين المجردة. تسليط الضوء المقاومة مع 250 مللي جول/سم 2 الأشعة فوق البنفسجية ضوء (365 نانومتر).</li>
		<li>إزالة رقائق واقية من مقاوم الضوء وتطوير المقاومة لحوالي 2 دقيقة (اعتماداً على بنيات) في محلول كربونات الصوديوم (Na 2 CO 3) 1% استخدام حمام سونيك قياسية (35 كيلو هرتز) يسخن إلى 42 درجة مئوية وقوة سونيك من 100%. وقف رد الفعل فورا، اهتز مقاومة لمدة 1 دقيقة في حمام HCl 1% على شاكر مداري. شطف وتجفيف كل طبقة الترميد، كما هو موضح في الخطوة 1.2.3. 
		ملاحظة: في المجموع، أربع طبقات الترميد بحاجة إلى معالجتها كما هو مذكور في الخطوة 1، 7: طبقة قناة واحدة وطبقة غلاف واحد واثنين من طبقات المؤخر (منع في بيوسينسور من الانحناء في النهاية)-</li>
	</ol></li> <li>طبقات التصفيح الترميد على الركازة بي.
	<ol><li>مكان يفر PI على رقائق النفقات عامة شفافية وإصلاحه باستخدام شريط لاصق القياسية. ضبط طبقة الترميد القناة على رقاقة PI تحت مجهر، استخدام بنيات محاذاة كل منهما.</li>
		<li>للتصفيح، استخدم تغليف رول ساخنة قياسية وتسخَّن لفة الأعلى إلى 100 درجة مئوية ولفه أسفل إلى 60 درجة مئوية. تعيين الضغط على شريط 3، بسرعة إلى الأمام من 0.3 متر/دقيقة مكان يفر مع طبقة الترميد الثابتة في وسط تغليف و بدء تشغيله؛ الترميد دفع من خلال تغليف. كرر الخطوة بعد التناوب يفر من 180°.</li>
		<li>لمنع الانحناء بيوسينسور، الغلاف البلاستيكي طبقتين المؤخر المتقدمة على رقاقة اتباع الخطوات 1.8.1-1.8.2.</li>
	</ol></li> <li>توظيف حاجزاً وقف مسعور وختم الرقاقة.
	وضع طبقة واقية من الجانب الأمامي للقناة الترميد <ol><li>إزالةأية عن طريق وضع شريط لاصق القياسية في نهاية واحدة من الترميد سحبه إلى أعلى. استخدام موزع يد مع 0.004 في أنابيب إلى الاستغناء عن قطرات صغيرة من تترافلوروايثيلين الذائبة في الآبار طبقة العزل. لختم رقاقة موائع جزيئية، صفح في تغطية الترميد طبقة على طبقة القناة، كما هو موضح في الخطوة 1.8.</li>
	</ol></li> <li>الثابت الخبز biosensor موائع جزيئية.
	رقائق <ol><li>إزالة جميع الحماية على الغطاء والمؤخر طبقات الترميد. قطع أجهزة استشعار العوامل البيولوجية إلى شرائح استخدام زوج من مقص عادي. علاج رقائق البطاطس في فرن على 160 درجة مئوية حاء 3</li>
	</ol></li></ol> 2. فحص التثبيت الداخلي على رقاقة <ol><li>الامتزاز avidin في مجال تجميد القناة.
	<ol><li>تعد حلاً عبدين 100 ميكروغرام/مل في 10 مم مخزنة الفوسفات المالحة (PBS) في الرقم الهيدروجيني 7.4.</li>
		<li>الاستغناء عن 2 ميليلتر من محلول عبدين على المدخل من بيوسينسور- 
		ملاحظة: القناة مليء بالقوى الشعرية حتى يصل السائل إلى الحاجز وقف مسعور.</li>
		<li>لضمان أن يبقى فلويديك التوقف عند الحاجز خلال فترة حضانة كاملة، الاستغناء عن 2 ميليلتر دي بالمياه على منفذ للرقاقة. احتضان الرقاقة عند 25 درجة مئوية ح 1 في حاوية مغلقة.</li>
		إزالة <li>الكواشف الزائدة من خلال مدخل للرقاقة بتطبيق فراغ. أغسل القناة مع 50 ميليلتر من المخزن المؤقت للمياه والصرف الصحي (برنامج تلفزيوني مع 0.05% 20 توين)، تخليها على منفذ بينما يجري تطبيقه في الفراغ. الجاف للقناة لمدة 30 ثانية بينما يجري تطبيق الفراغ.</li>
	</ol></li> <li>حجب سطح القناة تمنع الربط غير محدد-
	<ol><li>تعد حلاً ألبومين المصل بقرى (BSA) 1% في 10 ملم برنامج تلفزيوني في الرقم الهيدروجيني 7.4.</li>
		<li>ماصة 2 ميليلتر من حل جيش صرب البوسنة 1% على المدخل و 2 ميليلتر من المياه دي على مخرج القناة. احتضان الرقاقة عند 25 درجة مئوية ح 1 في حاوية مغلقة. إزالة الزائدة الكواشف والجاف للقناة كما هو موضح في الخطوة 2.1.4.</li>
	</ol></li> <li>أوليجوس "الحضانة للحمض النووي" المسمى مع البيوتين و 6-FAM.
	<ol><li>إعداد تركيزات مختلفة (0.001-5 ميكرومتر) من الحمض النووي الحل في 10 ملم برنامج تلفزيوني في الرقم الهيدروجيني 7.4.</li>
		<li>الاستغناء عن 2 ميليلتر من تركيز واحد من الحل الحمض النووي على المدخل و 2 ميليلتر من المياه دي على المنفذ. احتضان الرقاقة عند 25 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة في حاوية مغلقة.</li>
		<li>كرر الخطوة 2.3.2 لتركيزات الحمض النووي الأخرى استخدام رقائق إضافية بيوسينسور-</li>
		<li>إزالة الزائدة الكواشف والجاف للقناة كما هو موضح في الخطوة 2.1.4.</li>
	</ol></li> <li>المسمى "التثبيت من جو" الأجسام المضادة 6-الاتحاد الماليزي-
	<ol><li>وضع تركيز 5 ميكروغرام/مل من الأجسام المضادة 6-الاتحاد الماليزي في 10 ملم برنامج تلفزيوني في الرقم الهيدروجيني 7.4.</li>
		<li>إدخال 2 ميليلتر من حل جسم المدخل و 2 ميليلتر DI-المياه بالمأخذ للقناة. احتضان الأضداد المسمى عند 25 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة في حاوية مغلقة. إزالة الكواشف الزائدة، كما هو موضح في الخطوة 2.1.4.</li>
	</ol></li></ol> 3. أمبيروميتريك إشارة الكشف عن استخدام تقنية وقف تدفق <ol><li>إعداد الحل الركيزة لكشف الكهروكيميائية.
	<ol><li>صياغة حل جلوكوز 40 ملم في برنامج تلفزيوني م 0.1 في الرقم الهيدروجيني 7.4 في مياه نقية جداً-</li>
		<li>للعلاج الأولية وإعداد حل م 0.1 برنامج تلفزيوني في الرقم الهيدروجيني 7.4 في مياه نقية جداً-</li>
	</ol></li> <li>المعاملة الأولية من أقطاب العمل.
	<ol><li>استخدام حامل رقاقة مصنوعة خصيصا للسماح للموضع السهل الرقاقة واتصال فلويديك والكهربائية-</li>
		كهربائياً الاتصال <li>بيوسينسور بوتينتيوستات. ضمان الاتصال فلويديك القناة موائع جزيئية لمضخة الحقن وكاشف الخزان باستخدام محول مصنوعة خصيصا وأنابيب. بدء تشغيل الكمبيوتر المحمول متصل بوتينتيوستات وبدء تشغيل وحدة تحكم مضخة الحقن، التحكم في تدفق فلويديك من خلال الرقاقة.</li>
		<li>بدء تشغيل مضخة الحقن يدوياً، مع برنامج تلفزيوني 0.1 متر بمعدل تدفق 20 ميليلتر/دقيقة. في مسرى العامل مقابل مسرى إشارة على شريحة، تنطبق جهد متناوبة من 0.8 و-0.05 V 5 s لدورات 30. وفي أعقاب ذلك، أكسدة مسرى العامل عن طريق تطبيق جهد 0.8 V 60 س.</li>
	</ol></li> <li>قراءات الفحص باستخدام تقنية توقف التدفق.
	<ol><li>لبدء قراءات إشارة المقايسة، انتظر حتى تستقر إشارة الحالية المقاسة. إيقاف المضخة المحاقن والتبديل الكاشف من برنامج تلفزيوني م 0.1 إلى الحل الجلوكوز عيار 40 ملم وبدء تشغيل البرنامج في وحدة تحكم مضخة الحقن؛ فإنه سيقوم تلقائياً بإيقاف تدفق 1 أو 2 أو 5 دقائق وسوف ثم أعد تشغيل التدفق مرة أخرى. مراقبة الذروة الحالية الناتجة. 
		ملاحظة: لتحليل البيانات، أما ذروة الحالي أو المسؤول عن الذروة يمكن اعتبارها، كما هو موضح في نموذج لقراءات الإشارات الكهروكيميائية ( الشكل 2).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Spindel, S., Sapsford, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+optical+detection+platforms+for+multiplexed+detection+of+proteins+and+the+need+for+point-of-care+biosensors+for+clinical+use%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+%28Basel%29%22%5BJournal%5D)">Evaluation of optical detection platforms for multiplexed detection of proteins and the need for point-of-care biosensors for clinical use.</a> Sensors (Basel). 14 (12), 22313-22341 (2014).</li>
<li>Luppa, P. B., Bietenbeck, A., Beaudoin, C., Giannetti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinically+relevant+analytical+techniques%2C+organizational+concepts+for+application+and+future+perspectives+of+point-of-care+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Adv%22%5BJournal%5D)">Clinically relevant analytical techniques, organizational concepts for application and future perspectives of point-of-care testing.</a> Biotechnol Adv. 34 (3), 139-160 (2016).</li>
<li>Gauglitz, G. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25014344">Point-of-Care Platforms.</a> Annu Rev Anal Chem. 7 (1), 297-315 (2014).</li>
<li>Jung, W., Han, J., Choi, J. W., Ahn, C. H. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167931714004316">Point-of-care testing (POCT) diagnostic systems using microfluidic lab-on-a-chip technologies.</a> Microelectron Eng. 132, 46-57 (2014).</li>
<li>Yager, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+diagnostic+technologies+for+global+public+health%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Microfluidic diagnostic technologies for global public health.</a> Nature. 442 (7101), 412-418 (2006).</li>
<li>Fu, E., Yager, P., Floriano, P. N., Christodoulides, N., McDevitt, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perspective+on+diagnostics+for+global+health%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Pulse%22%5BJournal%5D)">Perspective on diagnostics for global health.</a> IEEE Pulse. 2 (6), 40-50 (2011).</li>
<li>Yager, P., Domingo, G. J., Gerdes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Point-of-care+diagnostics+for+global+health%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Rev+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Point-of-care diagnostics for global health.</a> Ann Rev Biomed Eng. 10, 107-144 (2008).</li>
<li>Dincer, C., Bruch, R., Kling, A., Dittrich, P. S., Urban, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiplexed+point-of-care+testing+-+xPOCT%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Multiplexed point-of-care testing - xPOCT.</a> Trends Biotechnol. 35, (2017).</li>
<li>Horak, J., Dincer, C., Bakirci, H., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400513012057">A disposable dry film photoresist-based microcapillary immunosensor chip for rapid detection of Epstein-Barr virus infection.</a> Sens Actuators B Chem. 191, 813-820 (2014).</li>
<li>Method for the fabrication of a &#34;lab on chip&#34; from photoresist material for medical diagnostic applications. US patent. , 7,691,623 (2010).</li>
<li>Kling, A., Dincer, C., Armbrecht, L., Horak, J., Kieninger, J., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705815024571">Electrochemical microfluidic platform for simultaneous multi-analyte detection.</a> Procedia Eng. 120, 916-919 (2015).</li>
<li>Armbrecht, L., Dincer, C., Kling, A., Horak, J., Kieninger, J., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembled+magnetic+bead+chains+for+sensitivity+enhancement+of+microfluidic+electrochemical+biosensor+platforms%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Self-assembled magnetic bead chains for sensitivity enhancement of microfluidic electrochemical biosensor platforms.</a> Lab Chip. 15, 4314-4321 (2015).</li>
<li>Dincer, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designed+miniaturization+of+microfluidic+biosensor+platforms+using+the+stop-flow+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Designed miniaturization of microfluidic biosensor platforms using the stop-flow technique.</a> Analyst. 141, 6073-6079 (2016).</li>
<li>Weltin, A., Kieninger, J., Enderle, B., Gellner, A. K., Fritsch, B., Urban, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer-based%2C+flexible+glutamate+and+lactate+microsensors+for+in+vivo+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Polymer-based, flexible glutamate and lactate microsensors for in vivo applications.</a> Biosens Bioelectron. 61, 192-199 (2014).</li>
<li>Kling, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multianalyte+Antibiotic+Detection+on+an+Electrochemical+Microfluidic+Platform%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Multianalyte Antibiotic Detection on an Electrochemical Microfluidic Platform.</a> Anal Chem. 88 (20), 10036-10043 (2016).</li>
<li>Bruch, R., et al. Clinical on-site monitoring of ß-lactam antibiotics for a personalized antibiotherapy. Sci Rep. , (2017).</li>
<li>Horak, J., Dincer, C., Qelibari, E., Bakirci, H., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400514015482">Polymer-modified microfluidic immunochip for enhanced electrochemical detection of troponin i.</a> Sens Actuators B Chem. 209, 478-485 (2015).</li>
<li>Horak, J., Dincer, C., Bakirci, H., Urban, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensitive%2C+rapid+and+quantitative+detection+of+substance+P+in+serum+samples+using+an+integrated+microfluidic+immunochip%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Sensitive, rapid and quantitative detection of substance P in serum samples using an integrated microfluidic immunochip.</a> Biosens Bioelectron. 58, 186-192 (2014).</li>
<li>Mattox, D. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMattox%2C+DM+%22Handbook+of+Physical+Vapor+Deposition+%28PVD%29+Processing%22">Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing</a>. , Elsevier Inc. (2010).</li>
</ol>

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

يتيح البروتوكول المعروضة هنا لتلفيق biosensor الكهروكيميائية موائع جزيئية تطوير منصة منخفضة التكلفة والمدمجة، وسهلة الاستخدام للكشف عن الجزيئات الحيوية. اعتماداً على المقايسة تستخدم بعد ذلك على بيوسينسور، ويمكن الكشف عن العديد من المؤشرات الحيوية المختلفة. وهذا يجعل المنصة متعددة جداً ويو...

على مدى العقدين الماضيين، أصبحت التطبيقات التشخيصية الأولية لإجراء دراسات متعمقة في مجال الصحة العامة على الصعيد العالمي. عادة، يتم استخدام أدوات التشخيص المختبري للكشف عن الأمراض. على الرغم من أنها لا تزال تلعب دوراً رئيسيا في تشخيص الأمراض، العناية بنقطة اختبار (جريدتين) يؤديها قرب المريض أو من المريض نفسه وقد أصبح أمرا شائعا أكثر وأكثر في السنوات الأخيرة. خاصة في مثل هذه الحالات التي تتطلب العلاج الفوري، مثل احتشاء عضلة القلب الحاد أو رصد داء السكري، تأكيد استنتاج السريري السريع ضروري. ومن ثم، هناك حاجة متزايدة لجريدتين من الأجهزة التي يمكن أن تعمل غير الخبراء والتي في نفس الوقت قادرة على أداء اختبارات تشخيصية دقيقة في المختبر في وقت قصير1،2،3،4 .
وقد حققت بالفعل تحسينات ملحوظة في ميدان جريدتين. ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من التحديات للتغلب على5،6،،من78. لمنصة جريدتين تكون أطلقت بنجاح في السوق وتكون قادرة على المنافسة مع التشخيص المختبري، الجهاز دقة يجب أن تفي بالمتطلبات التالية: (ط) توفير نتائج الاختبار الدقيق والكمية التي تتوافق مع المختبرات النتائج التي توصل إليها؛ (ثانيا) قد قصيرة عينة-إلى-نتيجة مرات، مما يتيح معالجة فورية للمريض؛ (ثالثا) ميزة غير معقدة وسهلة المناولة، حتى عندما كانت تعمل بالأفراد غير المدربين، وتتطلب تدخل المستخدم مصغر؛ و (رابعا) تتألف من وحدة الاستشعار منخفضة التكلفة مصممة لتطبيقات تستخدم مرة واحدة. وعلاوة على ذلك، خالية من معدات التشخيص مواتية، لا سيما في بيئات فقيرة الموارد3،،من46.
بسبب هذه الاحتياجات الشديدة، سوى نظامين جريدتين استناداً إلى كشف الكهروكيميائية (مثلاً، شرائط اختبار الدم الجلوكوز) والتدفق الأفقي تحديدكم (مثل اختبارات الحمل المنزلية) بنجاح بدأت في السوق حتى الآن. غير أن كلا النظامين تعاني من عيوب مثل ضعف الأداء (أي الدم الجلوكوز رصد نتائج الاختبار غير دقيقة وفحوصات التدفق الأفقي فقط توفر نتائج القياس النوعي (الإيجابية أو السلبية))4، 6. هذه المآخذ على النظم التقليدية في جريدتين أدت إلى تزايد طلب على استكشاف التكنولوجيات الجديدة أن تقدم كشف سريعة ومنخفضة التكلفة والكمية عند نقطة الرعاية4،5.
ولمواجهة هذه التحديات التي تواجه الأجهزة جريدتين، تكنولوجيا الترميد مؤخرا واستخدمت لتصنيع أجهزة الاستشعار المتاح ومنخفضة التكلفة9،10،،من1112، 13 , 14-مقارنة بمواد معدني لينة والسائلة، مثل PDMS أو سو-8، دفرس يقدم العديد من الفوائد: (ط) كانت متوفرة في مجموعة متنوعة من التراكيب وسمك (من بضعة ميكرونات إلى عدة ملليمترات)؛ (ثانيا) بمساحة تقريبية جداً، مما يسهل الانضمام إلى مختلف المواد؛ (ثالثا) ميزة سمك ممتازة التوحيد؛ (رابعا) توفر التلفيق رخيصة وسهلة، والفائق لوسائل الإنتاج؛ (v) هي سهلة لقص مع مختلف أدوات منخفضة التكلفة، مثل زوج بسيط من مقص؛ و (سادسا) يسمح بإنشاء هياكل ثلاثية الأبعاد، مثل قنوات موائع جزيئية، التراص طبقات الترميد متعددة فوق بعضها البعض.
من ناحية أخرى، قد دفرس عموما قرار فقيرة نسبيا بالمقارنة مع مقاومات الضوء السائل، الذي هو أساسا الناجم عن سمك الفيلم وزيادة المسافة بين القناع والترميد بسبب إحباط الواقية، الذي يمكن بالإضافة إلى ذلك الضوء نثر. لا يزال، لتصنيع أجهزة الاستشعار موائع جزيئية متكاملة، دفرس عالية مناسبة لإنتاج منخفضة التكلفة.
ولذلك، نحن الموجودين في هذا العمل على تصنيع وتطبيق بيوسينسور على أساس الترميد موائع جزيئية الكهروكيميائية. يصف البروتوكول مفصلاً كل خطوة إنتاج منهاج بيوسينسور، والتثبيت على الرقاقة مقايسة نموذج القائم على الحمض النووي، وقراءات الكهروكيميائية استخدام تقنية وقف التدفق. ويتيح هذا المنبر العالمي الكشف عن العديد من أنواع من الجزيئات الحيوية، باستخدام تكنولوجيات الإنزيم مختلفة (مثلاً، علم الجينوم، سيلوميكس، والبروتينات) أو صيغ التحليل (مثلاً، قادرة على المنافسة، وساندويتش، أو مباشرة). استناداً إلى منصة الترميد، مجموعتنا سابقا بنجاح أثبت التقدير الكمي السريع والحساسة للتحاليل المختلفة، بما في ذلك المضادات الحيوية13،،من1516 (التتراسيكلين، بريستيناميسين، والمضادات الحيوية ß-لاكتام)، تروبونين أنا17، ومضمون ف18.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Material&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pyralux</td><td>DuPont</td><td>AP8525R</td><td>Used as polyimide substrate</td></tr><tr><td>MA-N 1420</td><td>Micro Resist Technology</td><td>MA-N1420</td><td>Lift-off resit to define the platinum depostion</td></tr><tr><td>Ma-D 533s</td><td>Micro Resist Technology</td><td>MaD533S</td><td>Developer for MA-N1420</td></tr><tr><td>Platinum</td><td>-</td><td>-</td><td>Electrode and contact pad material</td></tr><tr><td>Ma-R 404s</td><td>Micro Resist Technology</td><td>MaR404S</td><td>Remover for MA-N1420</td></tr><tr><td>SU-8 3005</td><td>MicroChem Corp.</td><td>SU-8-3005</td><td>Photoresist to define the electrode area and as insulation</td></tr><tr><td>1-methoxy-2-propanol acetate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>108-65-6</td><td>Developer for SU-8 3005</td></tr><tr><td>2-Propanol</td><td>VWR</td><td>8.18766.2500</td><td>Removing of the SU-8 developer</td></tr><tr><td>1020R</td><td>Ultron Systems Inc.</td><td>1020R</td><td>UV sensitive adhesive tape for protection of contact pads</td></tr><tr><td>Arguna S</td><td>Degussa</td><td>1935</td><td>For Silver depostion on reference electrode</td></tr><tr><td>KCl</td><td>Methrom</td><td>62308.020</td><td>For chloridation of the silver reference electrode</td></tr><tr><td>Pyralux</td><td>DuPont</td><td>PC1025</td><td>Dry film photoresist</td></tr><tr><td>Sodium carbonat</td><td>Fluka</td><td>71352</td><td>Developer for Pyralux PC1025</td></tr><tr><td>Hydrogen chloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>30720</td><td>To top the development of the DFR</td></tr><tr><td>Teflon AF 1600</td><td>DuPont</td><td>AF1600</td><td>For employing the stopping barrier</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PA104</td><td>Mega Electronics</td><td>-</td><td>Bubble etch tank</td></tr><tr><td>FED 53</td><td>Binder</td><td>9010-0018</td><td>Oven</td></tr><tr><td>SPIN150</td><td>APT</td><td>-</td><td>Spin coater</td></tr><tr><td>Pr&amp;auml;zitherm</td><td>Harry Gestigkeit GmbH</td><td>PZ 28-2</td><td>Hot plate</td></tr><tr><td>Hellas</td><td>Bungard Elektronik</td><td>40000</td><td>Exposure unit</td></tr><tr><td>Tetra30-LF-PC</td><td>Diener</td><td>-</td><td>Plasma unit</td></tr><tr><td>Univex 500</td><td>Leybold</td><td>-</td><td>Physical vapor deposition unit</td></tr><tr><td>Shaker S4</td><td>ELMI</td><td>-</td><td>Orbital shaker</td></tr><tr><td>Sonorex Super 10 P</td><td>Bandelin</td><td>783</td><td>Sonic bath</td></tr><tr><td>6221 DC and AC</td><td>Keithley</td><td>-</td><td>Current source</td></tr><tr><td>HRL 350</td><td>Ozatec</td><td>-</td><td>Laminator unit</td></tr><tr><td>Vaccum pen</td><td>EFD</td><td>-</td><td>Vacuum pen</td></tr></tbody></table>

dry film photoresist-based electrochemical microfluidic biosensor platform: device fabrication, on-chip assay preparation, and system operation

وفي السنوات الأخيرة أصبح تشخيص العلامات البيولوجية أداة لا غنى عنها لتشخيص الأمراض البشرية، خاصة بالنسبة لعمليات تشخيص نقطة من الرعاية. الغاية هو المطلوب منصة استشعار سهلة الاستخدام ومنخفضة التكلفة لقياس أنواع مختلفة من تحليلها (مثلاً، المؤشرات الحيوية والهرمونات والمخدرات) الكمية، وعلى وجه التحديد. لهذا السبب، تم استخدام تكنولوجيا مقاوم الضوء الفيلم الجافة-تمكين رخيصة، تلفيق السطحية، والفائق-لتصنيع biosensor موائع جزيئية المعروضة هنا. اعتماداً على العينة المستخدمة بعد ذلك، منصة متعددة الاستخدامات قادرة على اكتشاف أنواع مختلفة من الجزيئات الحيوية. لتصنيع الجهاز، يتم تأسيسها أقطاب البلاتين في إحباط بوليميد مرنة (PI) في الخطوة العملية فقط في غرفة نظيفة. إحباط PI بمثابة ركيزة للأقطاب، التي هي معزولة مع مقاوم الضوء على أساس الإيبوكسي. بعد ذلك يتم إنشاء القناة موائع جزيئية التنمية والتصفيح من رقائق مقاوم الضوء (الترميد) فيلم الجافة على رقاقة PI. باستخدام حاجز وقف مسعور في القناة، يتم فصل القناة إلى مجالين محددين: قسم التثبيت للانزيم المرتبط بالانزيم وخلية قياس الكهروكيميائية لقراءات إشارة أمبيروميتريك.
تجميد العينة على شريحة يؤديها الامتزاز الجزيئات الحيوية على سطح القناة. إنزيم الجلوكوز أوكسيديز كمحول لتوليد الإشارات الكهروكيميائية. حضور الركازة، السكر، وتنتج بيروكسيد الهيدروجين، التي يتم الكشف عنها في مسرى العامل البلاتين. يتم تطبيق تقنية وقف تدفق للحصول على تضخيم الإشارات جنبا إلى جنب مع الكشف السريع. الجزيئات الحيوية المختلفة يمكن أن تقاس كمياً عن طريق نظام موائع جزيئية أدخلت، يعطي مؤشرا لأنواع مختلفة من الأمراض، أو، فيما يتعلق بالعقاقير العلاجية الرصد، وتيسير علاج شخصية.

تصميم وتصنيع منصة Biosensor موائع جزيئية:
تصنيع الرقائق biosensor موائع جزيئية حققتها على الرقاقة--المستوى تقنيات فوتوليثوغرفيك القياسي استخدام طبقات متعددة من الترميد. تعتمد استراتيجية تصنيع هذا على تصفيح الطبقات المتقدمة من دفرس على الركازة PI م...

Watch this Scientific Journal Video about Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation at JoVE.com

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

الفيلم الجافة على أساس مقاوم الضوء Biosensor موائع جزيئية الكهروكيميائية منصة: تصنيع الجهاز وإعداد مقايسة على شريحة، ونظام التشغيل

صمم منصة biosensor موائع جزيئية وملفقة استخدام تكنولوجيا مقاوم الضوء الفيلم جافة منخفضة التكلفة للتحديد الكمي لمختلف التحاليل السريعة والحساسة. يسمح هذا النظام تستخدم مرة واحدة لقراءات الكهروكيميائية لفحوصات المرتبط بالانزيم على-رقاقة-معطلة عن طريق تقنية وقف التدفق.

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

dry-film-photoresist-based-electrochemical-microfluidic-biosensor

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.7K Views.  University of Freiburg. صمم منصة biosensor موائع جزيئية وملفقة استخدام تكنولوجيا مقاوم الضوء الفيلم جافة منخفضة التكلفة للتحديد الكمي لمختلف التحاليل السريعة والحساسة. يسمح هذا النظام تستخدم مرة واحدة لقراءات الكهروكيميائية لفحوصات المرتبط بالانزيم على-رقاقة-معطلة عن طريق تقنية وقف الت...

Video: Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

Microfluidic On-chip Capture-cycloaddition Reaction to Reversibly Immobilize Small Molecules or Multi-component Structures for Biosensor Applications

Methods for rapid surface immobilization of bioactive small molecules with control over orientation and immobilization density are highly desirable for biosensor and microarray applications. In this Study, we use a highly efficient covalent bioorthogonal [4+2] cycloaddition reaction between trans-cyclooctene (TCO) and 1,2,4,5-tetrazine (Tz) to enable the microfluidic immobilization of TCO/Tz-derivatized molecules. We monitor the process in real-time under continuous flow conditions using surface plasmon resonance (SPR). To enable reversible immobilization and extend the experimental range of the sensor surface, we combine a non-covalent antigen-antibody capture component with the cycloaddition reaction. By alternately presenting TCO or Tz moieties to the sensor surface, multiple capture-cycloaddition processes are now possible on one sensor surface for on-chip assembly and interaction studies of a variety of multi-component structures. We illustrate this method with two different immobilization experiments on a biosensor chip; a small molecule, AP1497 that binds FK506-binding protein 12 (FKBP12); and the same small molecule as part of an immobilized and in situ-functionalized nanoparticle.

We present a method for rapid, reversible immobilization of small molecules and functionalized nanoparticle assemblies for Surface Plasmon Resonance (SPR) studies, using sequential on-chip bioorthogonal cycloaddition chemistry and antibody-antigen capture.

ميكروفلويديك على رقاقة رد الفعل التقاط-إضافة حلقية لشل حركة عكسية جزيئات صغيرة أو هياكل متعدد المكون للتطبيقات الاستشعار البيولوجي

Methods  for rapid surface immobilization of bioactive small molecules with control over  orientation and immobilization density are highly desirable for ...

Chemistry

Fluorescence detection methods for microfluidic droplet platforms

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that accompany system miniaturisation. Advantages include the ability to efficiently process nano- to femoto- liter volumes of sample, facile integration of functional components, an intrinsic predisposition towards large-scale multiplexing, enhanced analytical throughput, improved control and reduced instrumental footprints.1
In recent years much interest has focussed on the development of droplet-based (or segmented flow) microfluidic systems and their potential as platforms in high-throughput experimentation.2-4 Here water-in-oil emulsions are made to spontaneously form in microfluidic channels as a result of capillary instabilities between the two immiscible phases. Importantly, microdroplets of precisely defined volumes and compositions can be generated at frequencies of several kHz. Furthermore, by encapsulating reagents of interest within isolated compartments separated by a continuous immiscible phase, both sample cross-talk and dispersion (diffusion- and Taylor-based) can be eliminated, which leads to minimal cross-contamination and the ability to time analytical processes with great accuracy. Additionally, since there is no contact between the contents of the droplets and the channel walls (which are wetted by the continuous phase) absorption and loss of reagents on the channel walls is prevented.
Once droplets of this kind have been generated and processed, it is necessary to extract the required analytical information. In this respect the detection method of choice should be rapid, provide high-sensitivity and low limits of detection, be applicable to a range of molecular species, be non-destructive and be able to be integrated with microfluidic devices in a facile manner. To address this need we have developed a suite of experimental tools and protocols that enable the extraction of large amounts of photophysical information from small-volume environments, and are applicable to the analysis of a wide range of physical, chemical and biological parameters. Herein two examples of these methods are presented and applied to the detection of single cells and the mapping of mixing processes inside picoliter-volume droplets. We report the entire experimental process including microfluidic chip fabrication, the optical setup and the process of droplet generation and detection.

Droplet-based microfluidic platforms are promising candidates for high throughput experimentation since they are able to generate picoliter, self-compartmentalized vessels inexpensively at kHz rates. Through integration with fast, sensitive and high resolution fluorescence spectroscopic methods, the large amounts of information generated within these systems can be efficiently extracted, harnessed and utilized.

طرق الكشف عن منصات مضان الحبرية ميكروفلويديك

The development of microfluidic platforms for performing chemistry and biology has in large part been driven by a range of potential benefits that ...

Silk Film Culture System for in vitro Analysis and Biomaterial Design

Silk films are promising protein-based biomaterials that can be fabricated with high fidelity and economically within a research laboratory environment 1,2 . These materials are desirable because they possess highly controllable dimensional and material characteristics, are biocompatible and promote cell adhesion, can be modified through topographic patterning or by chemically altering the surface, and can be used as a depot for biologically active molecules for drug delivery related applications 3-8 . In addition, silk films are relatively straightforward to custom design, can be designed to dissolve within minutes or degrade over years in vitro or in vivo, and are produce with the added benefit of being transparent in nature and therefore highly suitable for imaging applications 9-13. The culture system methodology presented here represents a scalable approach for rapid assessments of cell-silk film surface interactions. Of particular interest is the use of surface patterned silk films to study differences in cell proliferation and responses of cells for alignment 12,14 . The seeded cultures were cultured on both micro-patterned and flat silk film substrates, and then assessed through time-lapse phase-contrast imaging, scanning electron microscopy, and biochemical assessment of metabolic activity and nucleic acid content. In summary, the silk film in vitro culture system offers a customizable experimental setup suitable to the study of cell-surface interactions on a biomaterial substrate, which can then be optimized and then translated to in vivo models. Observations using the culture system presented here are currently being used to aid in applications ranging from basic cell interactions to medical device design, and thus are relevant to a broad range of biomedical fields.

Silk Film Culture System for in vitro Analysis and Biomaterial Design

Silk films are a novel class of biomaterials readily customizable for an array of biomedical applications. The presented silk film culture system is highly adaptable to a variety of in vitro analyses. This system represents a biomaterial design platform offering in vitro optimization before direct translation to in vivo models.

نظام الحرير ثقافة السينما ل في المختبر تحليل وتصميم مادة بيولوجية

Silk films are promising protein-based biomaterials that can be fabricated with high fidelity and economically within a research laboratory environment ...

A Microfluidic Chip for the Versatile Chemical Analysis of Single Cells

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this purpose, the cells are passively trapped in the middle of a microchamber. Upon activation of the control layer, the cell is isolated from the surrounding volume in a small chamber. The surrounding volume can then be exchanged without affecting the isolated cell. However, upon short opening and closing of the chamber, the solution in the chamber can be replaced within a few hundred milliseconds. Due to the reversibility of the chambers, the cells can be exposed to different solutions sequentially in a highly controllable fashion, e.g. for incubation, washing, and finally, cell lysis. The tightly sealed microchambers enable the retention of the lysate, minimize and control the dilution after cell lysis. Since lysis and analysis occur at the same location, high sensitivity is retained because no further dilution or loss of the analytes occurs during transport. The microchamber design therefore enables the reliable and reproducible analysis of very small copy numbers of intracellular molecules (attomoles, zeptomoles) released from individual cells. Furthermore, many microchambers can be arranged in an array format, allowing the analysis of many cells at once, given that suitable optical instruments are used for monitoring. We have already used the platform for proof-of-concept studies to analyze intracellular proteins, enzymes, cofactors and second messengers in either relative or absolute quantifiable manner.

In this article we present a microfluidic chip for single cell analysis. It allows the quantification of intracellular proteins, enzymes, cofactors, and second messengers by means of fluorescent assays or immunoassays.&#160;

رقاقة ميكروفلويديك للتحليل الكيميائي للخلايا متعددة الاستخدامات واحدة

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this ...

A Microfluidic-based Electrochemical Biochip for Label-free DNA Hybridization Analysis

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration of pre-processing steps. Utilizing these devices towards the analysis of DNA hybridization events is important because it offers a technology for real time assessment of biomarkers at the point-of-care for various diseases. However, when the device footprint decreases the dominance of various physical phenomena increases. These phenomena influence the fabrication precision and operation reliability of the device. Therefore, there is a great need to accurately fabricate and operate these devices in a reproducible manner in order to improve the overall performance. Here, we describe the protocols and the methods used for the fabrication and the operation of a microfluidic-based electrochemical biochip for accurate analysis of DNA hybridization events. The biochip is composed of two parts: a microfluidic chip with three parallel micro-channels made of polydimethylsiloxane (PDMS), and a 3 x 3 arrayed electrochemical micro-chip. The DNA hybridization events are detected using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) analysis. The EIS analysis enables monitoring variations of the properties of the electrochemical system that are dominant at these length scales. With the ability to monitor changes of both charge transfer and diffusional resistance with the biosensor, we demonstrate the selectivity to complementary ssDNA targets, a calculated detection limit of 3.8 nM, and a 13% cross-reactivity with other non-complementary ssDNA following 20 min&#160;of incubation. This methodology can improve the performance of miniaturized devices by elucidating on the behavior of diffusion at the micro-scale regime and by enabling the study of DNA hybridization events.

We present a microfluidic-based electrochemical biochip for DNA hybridization detection. Following ssDNA probe functionalization, the specificity, sensitivity, and detection limit are studied with complementary and non-complementary ssDNA targets. Results illustrate the influence of the DNA hybridization events on the electrochemical system, with a detection limit of 3.8 nM.

وبيوشيب الكهروكيميائية استنادا ميكروفلويديك لتسمية خالية تحليل الحمض النووي التهجين

Miniaturization of analytical benchtop procedures into the micro-scale provides significant advantages in regards to reaction time, cost, and integration ...

Digital Microfluidics for Automated Proteomic Processing

Clinical proteomics has emerged as an important new discipline, promising the discovery of biomarkers that will be useful for early diagnosis and prognosis of disease. While clinical proteomic methods vary widely, a common characteristic is the need for (i) extraction of proteins from extremely heterogeneous fluids (i.e. serum, whole blood, etc.) and (ii) extensive biochemical processing prior to analysis. Here, we report a new digital microfluidics (DMF) based method integrating several processing steps used in clinical proteomics. This includes protein extraction, resolubilization, reduction, alkylation and enzymatic digestion. Digital microfluidics is a microscale fluid-handling technique in which nanoliter-microliter sized droplets are manipulated on an open surface. Droplets are positioned on top of an array of electrodes that are coated by a dielectric layer - when an electrical potential is applied to the droplet, charges accumulate on either side of the dielectric. The charges serve as electrostatic handles that can be used to control droplet position, and by biasing a sequence of electrodes in series, droplets can be made to dispense, move, merge, mix, and split on the surface. Therefore, DMF is a natural fit for carrying rapid, sequential, multistep, miniaturized automated biochemical assays. This represents a significant advance over conventional methods (relying on manual pipetting or robots), and has the potential to be a useful new tool in clinical proteomics.
Mais J. Jebrail, Vivienne N. Luk, and Steve C. C. Shih contributed equally to this work.
Sergio L. S. Freire's current address is at the University of the Sciences in Philadelphia located at 600 South 43rd Street, Philadelphia, PA 19104.

Digital Microfluidics is a technique characterized by the manipulation of discrete droplets (~nL - mL) on an array of electrodes by the application of electrical fields. It is well-suited for carrying out rapid, sequential, miniaturized automated biochemical assays. Here, we report a platform capable of automating several proteomic processing steps.

الرقمية على microfluidics لتصنيع البروتين الآلي

Clinical proteomics has emerged as an important new discipline, promising the discovery of biomarkers that will be useful for early diagnosis and ...

Biology

Aqueous Droplets Used as Enzymatic Microreactors and Their Electromagnetic Actuation

For the successful implementation of microfluidic reaction systems, such as PCR and electrophoresis, the movement of small liquid volumes is essential. In conventional lab-on-a-chip-platforms, solvents and samples are passed through defined microfluidic channels with complex flow control installations. The droplet actuation platform presented here is a promising alternative. With it, it is possible to move a liquid drop (microreactor) on a planar surface of a reaction platform (lab-in-a-drop). The actuation of microreactors on the hydrophobic surface of the platform is based on the use of magnetic forces acting on the outer shell of the liquid drops which is made of a thin layer of superhydrophobic magnetite particles. The hydrophobic surface of the platform is needed to avoid any contact between the liquid core and the surface to allow a smooth movement of the microreactor. On the platform, one or more microreactors with volumes of 10 &#181;L can be positioned and moved simultaneously. The platform itself consists of a 3 x 3 matrix of electrical double coils which accommodate either neodymium or iron cores. The magnetic field gradients are automatically controlled. By variation of the magnetic field gradients, the microreactors' magnetic hydrophobic shell can be manipulated automatically to move the microreactor or open the shell reversibly. Reactions of substrates and corresponding enzymes can be initiated by merging the microreactors or bringing them into contact with surface immobilized catalysts.

Lab-in-a-drop reaction systems allow the versatile implementation of complex reactions in a microfluidic scale. An automated actuation platform consisting of a 3 x 3 matrix of electromagnetic coils was developed and successfully used to merge two 10 &#181;L microreactors and thereby initiate an enzymatic reaction in the resulting liquid marbles.

قطرات مائي يستخدم الانزيمية ميكروريكتورس وما يشتغل الكهرومغناطيسي

For the successful implementation of microfluidic reaction systems, such as PCR and electrophoresis, the movement of small liquid volumes is essential. In ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to spatially fractionate the sample based on a biological property of interest. For the resultant spatial distribution to be used as the assay readout, microfluidic devices are often subjected to microscopic analysis requiring complex instrumentation with higher cost and reduced portability. To address this limitation, we have developed an integrated electronic sensing technology for multiplexed detection of particles at different locations on a microfluidic chip. Our technology, called Microfluidic CODES, combines Resistive Pulse Sensing with Code Division Multiple Access to compress 2D spatial information into a 1D electrical signal. In this paper, we present a practical demonstration of the Microfluidic CODES technology to detect and size cultured cancer cells distributed over multiple microfluidic channels. As validated by the high-speed microscopy, our technology can accurately analyze dense cell populations all electronically without the need for an external instrument. As such, the Microfluidic CODES can potentially enable low-cost integrated lab-on-a-chip devices that are well suited for the point-of-care testing of biological samples.

We demonstrate a microfluidic platform with an integrated surface electrode network that combines resistive pulse sensing (RPS) with code division multiple access (CDMA), to multiplex detection and sizing of particles in multiple microfluidic channels.

منصة ميكروفلويديك مع تعدد كشف الالكترونية لتتبع المكانية من الجسيمات

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

Electrowetting-based Digital Microfluidics Platform for Automated Enzyme-linked Immunosorbent Assay

Electrowetting is the effect by which the contact angle of a droplet exposed to a surface charge is modified. Electrowetting-on-dielectric (EWOD) exploits the dielectric properties of thin insulator films to enhance the charge density and hence boost the electrowetting effect. The presence of charges results in an electrically induced spreading of the droplet which permits purposeful manipulation across a hydrophobic surface. Here, we demonstrate EWOD-based protocol for sample processing and detection of four categories of antigens, using an automated surface actuation platform, via two variations of an Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) methods. The ELISA is performed on magnetic beads with immobilized primary antibodies which can be selected to target a specific antigen. An antibody conjugated to HRP binds to the antigen and is mixed with H2O2/Luminol for quantification of the captured pathogens. Assay completion times of between 6 and 10 min were achieved, whilst minuscule volumes of reagents were utilized.

Electrowetting-based digital microfluidic is a technique that utilizes a voltage-driven change in the apparent contact angle of a microliter-volume droplet to facilitate its manipulation. Combining this with functionalized magnetic beads enables the integration of multiple laboratory unit operations for sample preparation and identification of pathogens using Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA).

منصة Microfluidics الرقمية المستندة إلى الكهربية للعينات المناعية المناعية المرتبطة بالإنزيمات الآلية

Electrowetting is the effect by which the contact angle of a droplet exposed to a surface charge is modified. Electrowetting-on-dielectric (EWOD) exploits ...

Mechano-Node-Pore Sensing: A Rapid, Label-Free Platform for Multi-Parameter Single-Cell Viscoelastic Measurements

Cellular mechanical properties are involved in a wide variety of biological processes and diseases, ranging from stem cell differentiation to cancer metastasis. Conventional methods for measuring these properties, such as atomic force microscopy (AFM) and micropipette aspiration (MA), capture rich information, reflecting a cell's full viscoelastic response; however, these methods are limited by very low throughput. High-throughput approaches, such as real-time deformability cytometry (RT-DC), can only measure limited mechanical information, as they are often restricted to single-parameter readouts that only reflect a cell's elastic properties. In contrast to these methods, mechano-node-pore sensing (mechano-NPS) is a flexible, label-free microfluidic platform that bridges the gap in achieving multi-parameter viscoelastic measurements of a cell with moderate throughput. A direct current (DC) measurement is used to monitor cells as they transit a microfluidic channel, tracking their size and velocity before, during, and after they are forced through a narrow constriction. This information (i.e., size and velocity) is used to quantify each cell's transverse deformation, resistance to deformation, and recovery from deformation. In general, this electronics-based microfluidic platform provides multiple viscoelastic cell properties, and thus a more complete picture of a cell's mechanical state. Because it requires minimal sample preparation, utilizes a straightforward electronic measurement (in contrast to a high-speed camera), and takes advantage of standard soft lithography fabrication, the implementation of this platform is simple, accessible, and adaptable to downstream analysis. This platform's flexibility, utility, and sensitivity have provided unique mechanical information on a diverse range of cells, with the potential for many more applications in basic science and clinical diagnostics.

Presented here is a method to mechanically phenotype single cells using an electronics-based microfluidic platform called mechano-node-pore sensing (mechano-NPS). This platform maintains moderate throughput of 1-10 cells/s while measuring both the elastic and viscous biophysical properties of cells.

استشعار ميكانو-نود-مسام: منصة سريعة وخالية من الملصقات لقياسات لزجة مرنة أحادية الخلية متعددة المعلمات

Cellular mechanical properties are involved in a wide variety of biological processes and diseases, ranging from stem cell differentiation to cancer ...

الفيلم الجافة على أساس مقاوم الضوء Biosensor موائع جزيئية الكهروكيميائية منصة: تصنيع الجهاز وإعداد مقايسة على شريحة، ونظام التشغيل

Summary

Explore More Videos

PLAYLIST