Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow

Microfluidic devices have advanced cell studies by providing a dynamic fluidic environment on the scale of the cell for studying, manipulating, sorting ...

University of Illinois at Urbana-Champaign

Hemos desarrollado un biochip microfabricated que enumera linfocitos T CD4 + de poblaciones de leucocitos obtenidos de muestras de sangre humana mediante la detecci&#xF3;n de impedancia el&#xE9;ctrica y cromatograf&#xED;a de inmunoafinidad. Recuentos de c&#xE9;lulas T se encuentra mediante la obtenci&#xF3;n de la diferencia entre el n&#xFA;mero de leucocitos antes y despu&#xE9;s de agotar las c&#xE9;lulas CD4 + T con anticuerpos inmovilizados en una c&#xE1;mara de captura. Esta t&#xE9;cnica conteo diferencial ha sido validada para analizar las concentraciones fisiol&#xF3;gicas de leucocitos con una precisi&#xF3;n de unos 9 c&#xE9;lulas por microlitro por pasivaci&#xF3;n de la c&#xE1;mara de captura con alb&#xFA;mina de suero bovino. Adem&#xE1;s, el contador siempre los recuentos de c&#xE9;lulas T que se correlacionaban estrechamente con un control &#xF3;ptico (R (2) = 0,997) para las concentraciones de c&#xE9;lulas CD4 que van desde aproximadamente 100 a 700 c&#xE9;lulas por microlitro. Creemos que este enfoque puede ser un m&#xE9;todo prometedor para llevar cuantitativos sobre el VIH / SIDA, el diagn&#xF3;stico de regiones de escasos recursos en el mundo.

Un contador Microfabricated diferencial el&#xE9;ctricos para la enumeraci&#xF3;n selectiva de linfocitos T CD4 +

&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x3001;CD4 + T&#x30EA;&#x30F3;&#x30D1;&#x7403;&#x306E;&#x96FB;&#x6C17;&#x30A4;&#x30F3;&#x30D4;&#x30FC;&#x30C0;&#x30F3;&#x30B9;&#x30BB;&#x30F3;&#x30B7;&#x30F3;&#x30B0;&#x3068;&#x30A4;&#x30E0;&#x30CE;&#x30A2;&#x30D5;&#x30A3;&#x30CB;&#x30C6;&#x30A3;&#x30FC;&#x30AF;&#x30ED;&#x30DE;&#x30C8;&#x30B0;&#x30E9;&#x30D5;&#x30A3;&#x30FC;&#x3092;&#x7528;&#x3044;&#x305F;&#x30D2;&#x30C8;&#x306E;&#x8840;&#x6DB2;&#x30B5;&#x30F3;&#x30D7;&#x30EB;&#x304B;&#x3089;&#x5F97;&#x3089;&#x308C;&#x305F;&#x767D;&#x8840;&#x7403;&#x96C6;&#x56E3;&#x304B;&#x3089;&#x3092;&#x5217;&#x6319;&#x3059;&#x308B;&#x5FAE;&#x7D30;&#x52A0;&#x5DE5;&#x30D0;&#x30A4;&#x30AA;&#x30C1;&#x30C3;&#x30D7;&#x3092;&#x958B;&#x767A;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002; T&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x6570;&#x304C;&#x524D;&#x306B;&#x767D;&#x8840;&#x7403;&#x6570;&#x3068;&#x306E;&#x5DEE;&#x3092;&#x53D6;&#x5F97;&#x3059;&#x308B;&#x3053;&#x3068;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x3001;&#x30AD;&#x30E3;&#x30D7;&#x30C1;&#x30E3;&#x30C1;&#x30E3;&#x30F3;&#x30D0;&#x30FC;&#x5185;&#x306B;&#x56FA;&#x5B9A;&#x5316;&#x6297;&#x4F53;&#x3068;CD4 + T&#x7D30;&#x80DE;&#x3092;&#x67AF;&#x6E07;&#x3057;&#x305F;&#x5F8C;&#x767A;&#x898B;&#x3055;&#x308C;&#x305F;&#x3002;&#x3053;&#x306E;&#x5DEE;&#x52D5;&#x30AB;&#x30A6;&#x30F3;&#x30C8;&#x6CD5;&#x306F;&#x3001;&#x30A6;&#x30B7;&#x8840;&#x6E05;&#x30A2;&#x30EB;&#x30D6;&#x30DF;&#x30F3;&#x3092;&#x4F7F;&#x7528;&#x3057;&#x3066;&#x30AD;&#x30E3;&#x30D7;&#x30C1;&#x30E3;&#x30FC;&#xB7;&#x30C1;&#x30E3;&#x30F3;&#x30D0;&#x30FC;&#x3092;&#x4E0D;&#x52D5;&#x614B;&#x5316;&#x306B;&#x3088;&#x3063;&#x3066;&#x3BC;L&#x3042;&#x305F;&#x308A;&#x301C;9&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x7CBE;&#x5EA6;&#x3067;&#x767D;&#x8840;&#x7403;&#x306E;&#x751F;&#x7406;&#x7684;&#x6FC3;&#x5EA6;&#x3092;&#x5206;&#x6790;&#x3059;&#x308B;&#x305F;&#x3081;&#x306B;&#x691C;&#x8A3C;&#x3055;&#x308C;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;&#x3055;&#x3089;&#x306B;&#x3001;&#x30AB;&#x30A6;&#x30F3;&#x30BF;&#x304C;&#x3BC;L&#x3042;&#x305F;&#x308A;&#x7D04;100&#x304B;&#x3089;700&#x307E;&#x3067;&#x306E;&#x7D30;&#x80DE;&#x304B;&#x3089;CD4&#x7D30;&#x80DE;&#x6FC3;&#x5EA6;&#x306E;&#x5149;&#x5236;&#x5FA1;&#xFF08;R&#xFF08;2&#xFF09;= 0.997&#xFF09;&#x3068;&#x5BC6;&#x63A5;&#x306B;&#x76F8;&#x95A2;&#x3057;&#x3066;T&#x7D30;&#x80DE;&#x306E;&#x6570;&#x3092;&#x63D0;&#x4F9B;&#x3057;&#x307E;&#x3057;&#x305F;&#x3002;&#x6211;&#x3005;&#x306F;&#x3001;&#x3053;&#x306E;&#x30A2;&#x30D7;&#x30ED;&#x30FC;&#x30C1;&#x306F;&#x3001;&#x4E16;&#x754C;&#x4E2D;&#x3067;&#x8CC7;&#x6E90;&#x306E;&#x4E4F;&#x3057;&#x3044;&#x5730;&#x57DF;&#x306B;&#x5B9A;&#x91CF;&#x7684;&#x306A;HIV / AIDS&#x8A3A;&#x65AD;&#x3092;&#x3082;&#x305F;&#x3089;&#x3059;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x6709;&#x671B;&#x306A;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3067;&#x3042;&#x308B;&#x3068;&#x4FE1;&#x3058;&#x3066;&#x3044;&#x307E;&#x3059;&#x3002;

CD4&#x306E;&#x9078;&#x629E;&#x5217;&#x6319;&#x306E;&#x305F;&#x3081;&#x306E;&#x5FAE;&#x7D30;&#x52A0;&#x5DE5;&#x306E;&#x96FB;&#x6C17;&#x5DEE;&#x52D5;&#x30AB;&#x30A6;&#x30F3;&#x30BF;+ T&#x30EA;&#x30F3;&#x30D1;&#x7403;

&#xC6B0;&#xB9AC; &#xC804;&#xAE30; &#xC784;&#xD53C;&#xB358;&#xC2A4; &#xAC10;&#xC9C0; &#xBC0F; immunoaffinity &#xCC29; &#xC0C9; &#xC778;&#xC1C4;&#xAE30;&#xB97C; &#xC0AC;&#xC6A9; &#xD558; &#xC5EC; &#xC778;&#xAC04;&#xC758; &#xD608;&#xC561; &#xC0D8;&#xD50C;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC5BB;&#xC740; &#xBC31;&#xD608;&#xAD6C; &#xC778;&#xAD6C;&#xC5D0;&#xC11C; CD4 + T &#xC138;&#xD3EC;&#xB97C; &#xC5F4;&#xAC70; &#xFE59; &#xBC14;&#xC774;&#xC624; &#xCE69;&#xC744; &#xAC1C;&#xBC1C; &#xD588;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. T &#xC138;&#xD3EC; &#xC218; &#xCEA1;&#xCC98; &#xC0C1;&#xACF5;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC6C0;&#xC9C1;&#xC774;&#xC9C0; &#xD56D; &#xCCB4;&#xC640; CD4 + T &#xC138;&#xD3EC;&#xB97C; &#xC5C6;&#xC560;&#xACE0; &#xC804;&#xD6C4; &#xBC31;&#xD608;&#xAD6C; &#xC218;&#xC758; &#xCC28;&#xC774; &#xAC00;&#xC838;&#xC624;&#xB294; &#xBC29;&#xBC95;&#xC73C;&#xB85C; &#xCC3E;&#xC744; &#xC218; &#xC788;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;. &#xC774; &#xBBF8;&#xBD84; &#xACC4;&#xC0B0; &#xAE30;&#xBC95; passivating &#xC18C; &#xD608; &#xCCAD; &#xC54C; &#xBD80; &#xBBFC;&#xC744; &#xCEA1;&#xCC98; &#xCC54;&#xBC84;&#xC5D0; &#xC758;&#xD574; &#xBC31;&#xD608;&#xAD6C;&#xC758; &#xC0DD;&#xB9AC; &#xC801; &#xB18D;&#xB3C4; &mu; &#xB2F9; &sim;9 &#xC140;&#xC758; &#xC815;&#xD655;&#xB3C4; &#xBD84;&#xC11D; &#xAC80;&#xC99D; &#xB41C;. &#xB610;&#xD55C;, &#xCE74;&#xC6B4;&#xD130; &#xC81C;&#xACF5; &#xAD11; &#xC81C;&#xC5B4;&#xC640; &#xBC00;&#xC811; &#xD558; &#xAC8C; &#xC0C1;&#xAD00; &#xAD00;&#xACC4;&#xAC00; &#xC788;&#xB294; T&#xC758; &#xC138;&#xD3EC; &#xC218; (R(2) = 0.997) c d 4&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC138;&#xD3EC; &#xB18D;&#xB3C4; &mu; &#xB2F9; &#xC57D; 100 700 &#xC140;&#xC5D0;&#xC11C; &#xBC30;&#xC5F4;. &#xC6B0;&#xB9AC;&#xB294;&#xC774; &#xC774;&#xB807;&#xAC8C; &#xC591;&#xC801; HIV/&#xC5D0;&#xC774;&#xC988; &#xC9C4;&#xB2E8; &#xC138;&#xACC4;&#xC5D0;&#xC11C; &#xC790;&#xC6D0; &#xAC00;&#xB09C;&#xD55C; &#xC9C0;&#xC5ED;&#xC5D0; &#xC918; &#xC720;&#xB9DD;&#xD55C; &#xBC29;&#xBC95; &#xC218; &#xBBFF;&#xC2B5;&#xB2C8;&#xB2E4;.

CD4 + T &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xC120;&#xD0DD;&#xC801; &#xC5F4;&#xAC70;&#xD615; &#xFE59; &#xC804;&#xAE30; &#xCC28;&#xB3D9; &#xCE74;&#xC6B4;&#xD130;.

&#x6211;&#x4EEC;&#x5236;&#x5B9A;&#x4E86;&#x679A;&#x4E3E;&#x4ECE;&#x767D;&#x7EC6;&#x80DE;&#x4EBA;&#x53E3;&#x4ECE;&#x4EBA;&#x4F53;&#x8840;&#x6DB2;&#x6837;&#x672C;&#x751F;&#x7269;&#x7535;&#x963B;&#x6297;&#x9065;&#x611F;&#x548C;&#x514D;&#x75AB;&#x4EB2;&#x548C;&#x8272;&#x8C31;&#x6CD5;&#x83B7;&#x5F97; CD4 + T &#x6DCB;&#x5DF4;&#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x8D85;&#x5FAE;&#x578B;&#x82AF;&#x7247;&#x3002;T &#x7EC6;&#x80DE;&#x8BA1;&#x6570;&#x662F;&#x53D1;&#x73B0;&#x901A;&#x8FC7;&#x83B7;&#x53D6;&#x4E4B;&#x524D;&#x548C;&#x4E4B;&#x540E;&#x6D88;&#x8017;&#x4E0E;&#x56FA;&#x5B9A;&#x5316;&#x6297;&#x4F53;&#x6355;&#x83B7;&#x5BA4;&#x4E2D;&#x7684; CD4 + T &#x7EC6;&#x80DE;&#x7684;&#x767D;&#x7EC6;&#x80DE;&#x6570;&#x4E4B;&#x95F4;&#x7684;&#x5DEE;&#x5F02;&#x3002;&#x8FD9;&#x4E00;&#x5DEE;&#x5F02;&#x8BA1;&#x6570;&#x6280;&#x672F;&#x5DF2;&#x7ECF;&#x8FC7;&#x9A8C;&#x8BC1;&#xFF0C;&#x949D;&#x5316;&#x6355;&#x83B7;&#x5EAD;&#x4E0E;&#x725B;&#x8840;&#x6E05;&#x767D;&#x86CB;&#x767D;&#x6BCF; &micro; L &sim;9 &#x7EC6;&#x80DE;&#x7CBE;&#x5EA6;&#x5206;&#x6790;&#x751F;&#x7406;&#x6D53;&#x5EA6;&#x7684;&#x767D;&#x7EC6;&#x80DE;&#x3002;&#x6B64;&#x5916;&#xFF0C;&#x8BE5;&#x8BA1;&#x6570;&#x5668;&#x63D0;&#x4F9B;&#x4E0E;&#x5149;&#x5B66;&#x63A7;&#x5236;&#x5BC6;&#x5207;&#x76F8;&#x5173;&#x7684; T &#x7EC6;&#x80DE;&#x8BA1;&#x6570; (R(2) = 0.997&#xFF09; &#x4E3A; CD4 &#x7EC6;&#x80DE;&#x6D53;&#x5EA6;&#x4ECE;&#x5927;&#x7EA6; 100 &#x5230; 700 &#x7EC6;&#x80DE;&#x6BCF; &micro; L&#x3002;&#x6211;&#x4EEC;&#x8BA4;&#x4E3A;&#x8FD9;&#x79CD;&#x529E;&#x6CD5;&#x53EF;&#x4EE5;&#x662F;&#x5C06;&#x5B9A;&#x91CF;&#x7684;&#x827E;&#x6ECB;&#x75C5;&#x6BD2;/&#x827E;&#x6ECB;&#x75C5;&#x8BCA;&#x65AD;&#x5E26;&#x5230;&#x4E16;&#x754C;&#x4E0A;&#x8D44;&#x6E90;&#x8D2B;&#x4E4F;&#x5730;&#x533A;&#x7684;&#x65B0;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;

&#x8D85;&#x5FAE;&#x578B;&#x7535;&#x5DEE;&#x5F02;&#x8BA1;&#x6570;&#x5668;&#x9009;&#x62E9;&#x6027;&#x8BA1;&#x6570;&#x7684; CD4 + T &#x6DCB;&#x5DF4;&#x7EC6;&#x80DE;&#x3002;

We have developed a microfabricated biochip that enumerates CD4+ T lymphocytes from leukocyte populations obtained from human blood samples using electrical impedance sensing and immunoaffinity chromatography. T cell counts are found by obtaining the difference between the number of leukocytes before and after depleting CD4+ T cells with immobilized antibodies in a capture chamber. This differential counting technique has been validated to analyze physiological concentrations of leukocytes with an accuracy of âˆ¼9 cells per ÂµL by passivating the capture chamber with bovine serum albumin. In addition, the counter provided T cell counts which correlated closely with an optical control (R(2) = 0.997) for CD4 cell concentrations ranging from approximately 100 to 700 cells per ÂµL. We believe that this approach can be a promising method for bringing quantitative HIV/AIDS diagnostics to resource-poor regions in the world.

A microfabricated electrical differential counter for the selective enumeration of CD4+ T lymphocytes.

Nous avons d&#xE9;velopp&#xE9; une biopuce microfabriqu&#xE9; qui &#xE9;num&#xE8;re lymphocytes T CD4 + &#xE0; partir de populations de leucocytes obtenus &#xE0; partir d&#x26;#39;&#xE9;chantillons de sang humain en utilisant la d&#xE9;tection d&#x26;#39;imp&#xE9;dance &#xE9;lectrique et de chromatographie d&#x26;#39;immunoaffinit&#xE9;. Nombre de cellules T sont trouv&#xE9;es par l&#x26;#39;obtention de la diff&#xE9;rence entre le nombre de leucocytes avant et apr&#xE8;s &#xE9;puisement des cellules T CD4 + avec des anticorps immobilis&#xE9;s dans une chambre de captage. Cette technique de comptage diff&#xE9;rentiel a &#xE9;t&#xE9; valid&#xE9; pour analyser des concentrations physiologiques de leucocytes avec une pr&#xE9;cision de ~ 9 cellules par uL par passivation de la chambre de capture avec l&#x26;#39;albumine s&#xE9;rique bovine. En outre, le compteur fourni num&#xE9;ration des lymphocytes T qui sont corr&#xE9;l&#xE9;s en &#xE9;troite collaboration avec un contr&#xF4;le optique (R (2) = 0,997) pour les concentrations cellulaires CD4 allant d&#x26;#39;environ 100 &#xE0; 700 cellules par mL. Nous croyons que cette approche peut &#xEA;tre une m&#xE9;thode prometteuse pour amener quantitatives du VIH / SIDA diagnostics pour r&#xE9;gions pauvres en ressources dans le monde.

Un compteur diff&#xE9;rentiel microfabriqu&#xE9; &#xE9;lectrique pour l&#x26;#39;&#xE9;num&#xE9;ration s&#xE9;lective des lymphocytes T CD4 +

Wir haben ein Microfabricated-Biochip entwickelt, der CD4 + T-Lymphozyten von Leukozyten-Populationen, die aus menschlichem Blutproben mit elektrische Impedanz Sensorik und Immunoaffinity Chromatographie gewonnen auflistet. T-Zellen werden durch den Erhalt des Unterschied zwischen der Anzahl der Leukozyten vor und nach abbauende CD4 + T-Zellen immobilisierte Antik&ouml;rper in einer Aufnahme-Kammer gefunden. Dieser Unterschied z&auml;hlen Technik wurde validiert, um physiologische Konzentrationen von Leukozyten mit einer Genauigkeit von &sim;9 Zellen pro &micro;L zu analysieren, durch die Passivierung der Gefangennahme-Kammer mit Rinderserumalbumin. Dar&uuml;ber hinaus der Z&auml;hler bereitgestellt T Zellzahlen, die eng mit einer optischen Kontrolle korreliert (Optionsbildschirm = 0.997) f&uuml;r CD4 Zelle Konzentrationen von ca. 100 bis 700 Zellen pro &micro;L. Wir glauben, dass diese Methode eine viel versprechende Methode f&uuml;r die quantitative HIV/AIDS-Diagnose zu ressourcenarmen Regionen der Welt sein kann.

Ein Microfabricated elektrische differenzielle Z&auml;hler f&uuml;r die selektive Enumeration von CD4 + T-Lymphozyten.

Abbiamo sviluppato un biochip microfabricated che enumera i linfociti T CD4 + da popolazioni leucocitarie ottenute da campioni di sangue umano mediante cromatografia di immunoaffinity e di rilevamento di impedenza elettrica. Conteggio delle cellule t si trova ottenendo la differenza tra il numero dei leucociti prima e dopo che impoveriscono lo strato di cellule T CD4 + con anticorpi immobilizzati in una camera di cattura. Questo differenziale tecnica di conteggio &egrave; stato convalidato per analizzare le concentrazioni fisiologiche dei leucociti con una precisione di &sim;9 cellule per &micro; l di passivazione della camera capture con albumina di siero bovino. Inoltre, il contatore fornito conta delle cellule T che strettamente correlato con un controllo ottico (R(2) = 0.997) per CD4 cell concentrazioni che vanno da circa 100 a 700 cellule per &micro; l. Crediamo che questo approccio pu&ograve; essere un metodo promettente per portare diagnostica quantitativa di HIV/AIDS nelle regioni povere di risorse in tutto il mondo.

Nicholas N. Watkins

Electrical and Computer Engineering,
Micro and Nanotechnology Lab

University of Illinois at Urbana-Champaign

Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow

Nicholas N. Watkins

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University of Illinois at Urbana-Champaign

Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow

Electrical and Computer Engineering,
Micro and Nanotechnology Lab