Acustoforesis microfluídica para la separación fluvial de bacterias gramnegativas utilizando perlas de afinidad aptámero

Resumen

Este documento describe la fabricación y operación de chips acústoforeticos microfluídicos utilizando la técnica de acustoforesis microfluídica y microperlas modificadas con aptámero que se pueden usar para el aislamiento rápido y eficiente de bacterias Gram-negativas de un medio.

Resumen

Este artículo describe la fabricación y operación de chips acústoforéticos microfluídicos utilizando una técnica de acustoforesis microfluídica y microperlas modificadas con aptámero que se pueden usar para el aislamiento rápido y eficiente de bacterias Gram-negativas de un medio. Este método mejora la eficiencia de separación utilizando una mezcla de microcanales largos y cuadrados. En este sistema, la muestra y el búfer se inyectan en el puerto de entrada a través de un controlador de flujo. Para el centrado de cuentas y la separación de muestras, la alimentación de CA se aplica al transductor piezoeléctrico a través de un generador de funciones con un amplificador de potencia para generar fuerza de radiación acústica en el microcanal. Hay un canal bifurcado tanto en la entrada como en la salida, lo que permite la separación, purificación y concentración simultáneas. El dispositivo tiene una tasa de recuperación del >98% y una pureza del 97,8% hasta una concentración de dosis 10x. Este estudio ha demostrado una tasa de recuperación y pureza más alta que los métodos existentes para separar las bacterias, lo que sugiere que el dispositivo puede separar las bacterias de manera eficiente.

Introducción

Se están desarrollando plataformas microfluídicas para aislar bacterias de muestras médicas y ambientales, además de métodos basados en transferencia dieléctrica, magnetoforesis, extracción de perlas, filtrado, microfluídica centrífuga y efectos inerciales, y ondas acústicas superficiales ^1,2. La detección de bacterias patógenas se continúa mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), pero suele ser laboriosa, compleja y^{lenta 3,4}. Los sistemas de acustoforesis microfluídica son una alternativa para abordar esto a través de un rendimiento razo....

Protocolo

1. Diseño del chip de acustoforesis microfluídica

NOTA: La Figura 1 muestra un esquema de la separación y recolección de microperlas diana de microcanales por acustoforesis. El chip de acustoforesis microfluídica está diseñado con un programa CAD.

1. Diseñe un chip de acustoforesis microfluídica que utilice una mezcla de perlas modificadas con aptámero y perlas de poliestireno (PS) recubiertas de estreptavidina correspondientes al tamaño de las bacterias para estudiar el rendimiento de separación del dispositivo.
2. Diseñe un chip de acustoforesis microfluídica que recoja las perl....

Resultados

La Figura 5 muestra la imagen del flujo de cuentas en función del voltaje PZT (OFF, 0.1 V, 0.5 V, 5 V). En el caso del chip acústoforético introducido en este estudio, se confirmó que a medida que aumentaba el voltaje del PZT, aumentaba la concentración central de las perlas de 10 μm. La mayoría de las perlas de 10 μm se concentraron en el centro a 5 V del voltaje PZT. A través de este resultado, se generó una frecuencia resonante de 3.66 MHz en un generador de funciones de un solo.......

Discusión

Desarrollamos un dispositivo microfluídico de levitación sónica para capturar y transferir bacterias GN de muestras de cultivo a alta velocidad basado en un método de funcionamiento continuo según su tamaño y tipo, y microperlas modificadas con aptámero. El microcanal largo y cuadrado permite un diseño más simple y una mayor rentabilidad para la acustoforesis 2D que la reportada anteriormente 20,21,22,23,24,25,26.^<.......

Materiales

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 µm polystyrene microbeads	Bang Laboratories	PS04001	Cell size beads
10 µm Streptavidin-coated microbeads	Bang Laboratories	CP01007	Aptamer affinity beads
4-inch Silicon Wafer/SU-8 mold	4science	29-03573-01	Components of chip
Aptamer	Integrated DNA Technologies	GN3-6'	RNA for bacteria conjugation
Borosilicate glass	Schott	BOROFLOAT 33	Components of chip
Centrifuge	Daihan	CF-10	Wasing particles
Cyanoacrylate glue	3M	AD100	Attach PZT to microchip
Escherichia coli DH5α	KCTC	KCTC2571	Target bacteria
Functional generator	GW Instek	AFG-2225	Generate frequency
High-speed camera	Photron	FASTCAM Mini	Observation of separation
Hot plate	As one	HI-1000	Heating plate for curing of liquid PDMS
KOVAX-SYRINGE 10 mL Syringe	Koreavaccine	22G-10ML	Fill the microfluidic acoustophoresis channel with bubble-free demineralized water.
Liquid polydimethylsiloxane, PDMS	Dow Corning Inc.	Sylgard 184	Components of chip
LB Broth Miller	BD Difco	244620	Cell culture (Luria-Bertani medium)
Microscope	Olympus Corp.	IX-81	Observation of separation
PBS buffer	Capricorn scientific	PBS-1A	Wasing bacteria
PEEK Tubes	Saint-Gobain Ppl Corp.	AAD04103	Inject or collect particles
Piezoelectric transducer	Fuji Ceramics	C-213	Generate specific wave in channel
Power amplifier	Amplifier Research	75A250A	Amplify frequency
Pressure controller/μflucon	AMED	AMED-μflucon	Control of air pressure/flow controller
Tris-HCl buffer	invitrogen	15567027	Wasing particles
Tube rotator	SeouLin Bioscience	SLRM-3	Modifiying aptamer and bead