L’automatisation de l’activation des gouttelettes individuelles permet d’intégrer des séquences complexes d’une unité de laboratoire dans une seule puce. Notre plate-forme microfluidique numérique s’attaque à la détection rapide et spécifique sur le terrain des pathogènes du virus. Cette méthode est basée sur la détection quantitative d’antigènes spécifiques utilisant des microfluidiques numériques à base d’EWOD en combinaison avec l’immunoprécipitation magnétique.
Dans cette contribution, la méthode est évaluée à l’encontre d’échantillons contenant diverses concentrations de bactéries, de spores, de virus et de protéines. Ce processus est entièrement automatisé, séquentiel, évolutif et polyvalent. La séquence et le volume de gouttelettes peuvent être modifiés pour correspondre aux exigences d’un protocole particulier.
En déloyant entièrement la plate-forme microfluidique numérique basée sur les anticorps, la plate-forme microfluidique numérique pourrait s’appuyer sur une application potentielle basée sur la biocaptation de l’aptamer où les perles magnétiques transportent des aptamères spécifiques pour la capture et la détection des séquences de nucléotides. Lorsque vous essayez cette technique pour la première fois, il est important de considérer le type de surfactant et comment il interagit avec votre choix de biochimie et le revêtement polymère hydrophobe. Commencez par retirer l’aimant de la microfluidique numérique ou de la plate-forme DMF et placez-le sur le banc.
Placez une plaque d’actionnement propre sur la scène rotative avec le chrome orienté vers le haut, en alignant la plaque avec le coin supérieur gauche de l’étage encastré. Serrez la plaque d’actionnement par le haut à l’aide du panneau avec les 47 broches de contact, ce qui fixera la plaque en place et facilitera l’alignement avec les broches de contact. Ensuite, plaquez le cale de 0,5 millimètre et le séparateur PMMA de deux millimètres sur le stade rotatif pour fournir un écart contrôlé entre l’actionnement et les plaques de couverture.
Pour charger les gouttelettes sur les plaquettes de chargement proposées, aliquot quatre gouttelettes de 2,5 microlitres du tampon en cours d’exécution sur les tampons notés B, A, R et E à l’aide d’une gouttelette par tampon. Puis aliquot 2,5 microlitres de solution de peroxyde d’hydrogène luminol sur le tampon E dénoté. Ensuite, aliquot 2,5 microlitres de Neutravidin conjugués à HRP biotinylated anticorps secondaires et microbilles sur le F, G, et j’ai noté pads respectivement.
Enfin, aliquot 2,5 microlitres de l’échantillon inconnu sur le tampon noté C. Placez la plaque de couverture sur la surface de la plate-forme à côté de la zone de récréation ronde et glissez-la latéralement dans l’évidement et sur le dessus de la plaque d’actionnement. Placez l’aimant permanent sur le dessus de la plaque de couverture et fixez-le en glissant les deux loquets, puis faites pivoter la scène de 180 degrés et inspectez-la visuellement pour vous assurer que les gouttelettes chargées sont toujours en place.
Vérifiez que la position de chargement de chaque gouttelette correspond à la séquence d’actionnement programmée dans le logiciel. Placez le photodétecteur filtré peut dans la fente de l’étape rotative et connecter le câble. Placez le couvercle sur la plate-forme DMF et démarrez la séquence du programme à l’aide de l’interface logicielle.
L’emplacement de la gouttelette est enregistré par détection capacitif et peut ensuite être observé sur l’interface utilisateur. La séquence du programme invitera les messages qui apparaissent à l’interface pour informer l’opérateur que la gouttelette de luminol est prête à recueillir les perles magnétiques extraites ou que la gouttelette de détection est prête à être déplacée vers le site de détection. Dans les deux cas, la confirmation de l’opérateur est requise pour procéder.
L’intensité lumineuse produite par la réaction chimioluminescente est lue par photodétecteur et enregistrée en temps réel. Pour fonctionner en mode visuel pour optimiser les protocoles, démarrez la séquence du programme à l’aide de l’interface logicielle. L’actionnement automatisé de gouttelette peut être visualisé sur la puce pour chacune des étapes critiques d’analyse, telles que l’extraction magnétique des perles, la résuspension de perles et le mélange.
Lorsqu’il est invité, monter le photodétecteur filtré peut dans la fente de l’étape rotative. Connectez le câble du photodétecteur filtré peut en insérant les broches dans la prise. Placez le couvercle sur la plate-forme DMF et reprenez l’essai.
Les gouttelettes sont surveillées par détection capacitive et peuvent être observées sur l’interface utilisateur. Pour nettoyer l’équipement, ouvrez le couvercle de la plate-forme DMF et faites pivoter la scène à 180 degrés. Déballer le boîtier de l’aimant et retirer l’aimant de la scène rotative.
Retirer la gaufrette de silicium du glissement à l’aide d’une pince à épiler et rincer à l’eau distillée. Séchez-le ensuite avec de l’air comprimé et placez-le dans une boîte de Pétri où la gaufrette peut être stockée et réutilisée. Utilisez une micropipette pour enlever les déchets liquides de la garniture sans toucher la surface et nettoyer la surface en évacuant le liquide de la plaque d’actionnement à l’aide de papier absorbant.
Pour étudier l’impact de tension d’actionnement, une gouttelette de la mémoire tampon a été conduite à diverses tensions d’actionnement et son mouvement a été enregistré. Une corrélation entre vrms et vitesse moyenne a été démontrée et un plateau de vitesse a été observé après une certaine valeur vrms. La longévité de la plaque d’actionnement a été réduite lorsque des valeurs élevées pour vrms ont été utilisées.
Pour le fonctionnement de l’unité de laboratoire d’extraction, la gouttelette contenant les perles suspendues a été conduite au lieu de séparation au milieu de la zone de mélange. Ensuite, l’aimant a été activé automatiquement pour s’approcher de la puce et de concentrer les perles. Ensuite, la gouttelette a été déplacée vers la poubelle, laissant les perles.
Les opérations de l’unité d’extraction et de mélange de laboratoire sur la puce EWOD ont facilité un traitement d’échantillon rapide et reproductible miniaturisé avec détection consécutive des agents pathogènes en 6 à 10 minutes. Les temps d’incubation et les concentrations conjuguées étaient variés pour trouver les conditions optimales pour l’essai. On a constaté que le temps d’incubation de 160 secondes et la concentration conjuguée de deux microgrammes par millilitre ont atteint le meilleur rapport signal-bruit.
Des variations dans le protocole peuvent être introduites pour atteindre les niveaux d’automatisation souhaités. L’ELISA en huit étapes a été utilisée pour détecter différents antigènes tels que les spores de Bacillus atrophaeus et le bactériophage MS2. Entre-temps, le protocole en 10 étapes a été utilisé pour quantifier E.coli.
Il est important de s’assurer que les tensions appliquées, les concentrations d’analytes et de reagents sont optimales pour l’activation des gouttelettes et la séparation magnétique réussie sur puce. Pour parvenir à une mesure précise, la capacité de liaison des perles doit être envisagée et des dilutions périodiques des analytes pourraient être nécessaires. En échangeant le type d’anticorps, on pourrait détecter différents agents pathogènes de celui rapporté dans la section des résultats.
La méthode pourrait également être appliquée par exemple pour la détection des biomarqueurs ou les diagnostics au point de soins. En plus des applications déjà présentées, le système a été développé en ayant à l’esprit la détection sur le terrain d’agents pathogènes aéroportés. DMF est une plate-forme idéale pour cette application car le volume de gouttelettes correspond à la sortie d’un autre échantillonneur que nous avons récemment développé.
