이 작품은 바이오 메디컬 이미징 및 생물의 부여 # EB003307 국립 연구소 및 AF에 대한 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 경력 수상에 의해 지원되었다

CorelDraw이나 AutoCAD 소프트웨어를 사용 Microfluidic 장치 설계 PDMS microvalves 기반 장치의 원리 : 장치는 세 계층으로 구성됩니다 : 다양한 크기, microvalves와 유체 경로를 행동시키다하는 데 필요한 microchannels를 포함하는 &quot;제어 계층&quot;, 그리고 바운드되는 가운데 얇은 PDMS 막의 microchambers을 포함하는 유체 층 제어 계층 수 있습니다. 휴식, 인해 PDMS, 따라서 챔버가 에너지를 입력하지 않고 서로 격리 남아 그 자리에 대한 멤브레인 물개 (reversibly)의 규정 준수 및 소수성 수 있습니다. 밸브는 부정적인 압력 (예 : 집 진공)을 적용하여 연하므로 PDMS 막 따라서 유체 경로를 연결하는 아래로 굴절 두 유체 챔버 사이의 장벽을 지원하는 표면에서 분리 수 있습니다. 밸브 폐쇄는 진공에서 대기압으로 압력 설정을 전환하여 얻을 수 있습니다. 유체 계층과 제어 계층 패턴은 CorelDraw이나 AutoCAD 소프트웨어를 사용하여 설계되었습니다. 이러한 설계를 포함하는 마스크는 상업 서비스 (CAD / 아트 서비스, 밴든, OR)를 통해 투명 필름에서 높은 해상도 (8000 20,000 DPI)에서 인쇄되었다 (마스크 표시되지 않음). 표준 SU - 8 석판술를 사용하여 실리콘 마스터 제작 <ol><li> 표준 SU는 - 8 석판술 방법은 SU - 8 &quot;마스터&quot;(SU - 8 2050, MicroChem, 뉴턴, MA) microfluidic 레이어 및 청정실에서 밸브 제어 계층 (이 동영상에 표시되지 않음)에 대해.를 만드는 데 사용되었다 </li><li> 이전 PDMS 복제 SU - 8, 릴리스를 촉진하기 위해, 마스터는 플루오로 실란 ((tridecafluoro - 1, 1,2,2, - tetrahydrooctyl) - 1 - trichlorosilane (TFOCS))에의 증기에 노출에 의해 silanized되었습니다 진공 소스에 연결된 건조기 병 (알약을 건조하지 않고). 건조기 챔버는 TFOCS 증기의 부식 특성 화학 퓸 후드 때문에 내부에 위치해야합니다. </li><li> 건조기 챔버 내부에 흡수 종이 타월의 일부를 놓으십시오. 종이 타월에 TFOCS 한 방울을 추가하고 챔버에서 공기를 피난. 1 분에 대한 진공을 적용하고 끕니다. 진공 증착을 닫고 30 분 수 있습니다. 나중에 사용하기 위해 닫힌 용기에서 마스터 보관하십시오. </li></ol> 마스터에서 PDMS의 복제 성형 <ol><li> 유체 계층과 제어 계층은 SU - 8 마스터에서 PDMS의 복제 성형에 의해 만들어집니다. </li><li> 거품 지우지 10-15 분 건조기에서 철저하게 혼합 PDMS 사전 폴리머 및 가교제 (10시 1분 WT. 비율), 데 - 거품. </li><li> 1~2cm 긴 조각으로 실리콘 튜브 컷. 응용 프로그램에 따라 튜브의 적절한 크기를 선택하십시오. 우리는 나중에 16분의 1 인치 OD 튜빙에 쉽게 연결하기위한 여기에 1.14 mm의 ID tubings를 사용합니다. </li><li> 제어 계층의 SU - 8 마스터의 입구 지역에 아교 튜브에 Duco ® 시멘트를 사용하십시오. 실리콘 튜브는 PDMS와 같은 구성 요소로 만들어진이며, 튜브가 공기와 유체 꽉 인레츠 / 콘센트를 만들어, PDMS microfluidic 장치에 포함되므로, 너무 많은 접착제를 사용하지 않도록주의하십시오. </li><li> 우리의 장치에 유입 지역은 유체 및 제어 레이어 모두의 마스크에 설계된지만, 실리콘 튜브의 인레츠는 장치 중 하나 계층 (예를 들어, 제어 레이어)에 성형 수 있습니다. 유체 레이어 인레츠를 만들려면, 우리는 수동으로 유입 지역을 커버 막의 몇 부분을 제거하거나 주사. 바닥 표면은 종래의 현미경의 무대 장치의 영상을 지원, 평면되도록 따라서, 정렬 및 조립 후 모든 microchannels은 (흐름뿐만 아니라 밸브를 제어하는​​ 이들을 수행하시는 분들) 장치의 상단에서 액세스할 수 있습니다. </li><li> 조심스럽게 제어 레이어 마스터의 튜브 주위에 두 주인에 드 부풀어 오른 PDMS 잔. 건조기에 다시 데 - 거품. 드 버블링가 완료되면, 65 경화에 대해&gt; 1 시간 동안 ° C 오븐에 넣어. </li><li> 치료 제거 PDMS 덮인 오븐에서 마스터합니다. </li><li> 마스터 (각 마스터 세 동일한 장치를 포함)와 필 오프에서 개별 장치를 자르고. </li><li> 바늘이나 집게 한 켤레를 사용하여 입구 지역에서 접착제를 제거합니다. </li><li> 청정실로 제어 계층 PDMS를 가져가라. </li></ol> 씬 PDMS 막 제조 <ol><li> 와 같은 장치의 원리에 나타난 중간 계층 ~ 12 μm의 두께 PDMS 막으로 구성되어 있습니다. </li><li> 10시 1분 WT를 섞습니다. vortexing하여 헥산 (3시 1분 WT. 비율)와 PDMS 예비 중합체 / 치료 에이전트 혼합의 비율. </li><li> 깨끗한 방으로 이동합니다. (먼지없는 환경은 PDMS의 점막이 결함 무료 것을 보장을위한 중요합니다, 먼지 입자는 구멍 및 / 또는 defectively 복제 금형에 바인딩을 포함하는 점막이 발생할 수 있습니다.) </li><li> silanized 3 인치 직경 웨이퍼를 써Solitec의 회전자의 진공 척 수 있습니다. 웨이퍼는 PDMS 이전에 실리콘 표면에서 PDMS의 석방을 촉진하기 위하여 회전 (플루오로 실란 함께 derivati​​zed) silanized 수 있습니다. 척 이외의 테플론 그릇은 쉽게 청소 플라스틱 필름으로 포장했다. </li><li> 18 게이지 주사기 바늘을 (거품을 최소화)을 사용하여 웨이퍼 위에 PDMS / 헥산 혼합물로부터 2-3 ML 하는걸. </li><li> 스핀 매개 변수를 설정합니다. ~ 12 μm의 두께의 PDMS 필름의 결과, 30 초에 대한 7,000 rpm으로 회전. </li><li> 85에서 웨이퍼를 가열 ° C PDMS 필름을 치료하기 위해 철판 4 분. </li></ol> 다층 PDMS 장치 결합 및 조립 <ol><li> 제어 레이어와 산소 플라즈마 챔버에 PDMS 막 넣고. 30 초 (산소 압력 30 PSI, 유량 3-5 SCFH, 550W)의 플라즈마를 켭니다. 산소 활성화 직후 PDMS 막 (5 분 이내)와 접촉하게 제어 레이어를 가져와. 이러한 산소 압력, 유량 및 플라즈마 전원 및 치료 시간과 같은 시스템 매개 변수, 경험적으로 서로 다른 애플 리케이션에 따라 구성됩니다. </li><li> 5 분 기다립니다, 그리고 멤브레인와 함께 웨이퍼에서 제어 레이어를 제거합니다. </li><li> 제어 및 유체 레이어 모두 튜브를 통해 위로부터 접근할 수 있도록 인레츠 분야에서 세포막을 제거합니다. </li><li> 입체경 아래 유체 층 (평면)과 제어 계층 (인레츠 같은 tubings)를 맞춥니다. 때문에 PDMS에 PDMS 물개는 더 영구적인 결합이 필요하지 않습니다. </li></ol> 컴퓨터 제어 열고 진공 또는 압력에 의해 PDMS의 microvalves의 폐쇄 <ol><li> 장치 정렬 및 조립 후, 1.14 mm의 ID의 실리콘 인레츠에 16분의 1 인치 OD (32분의 1 인치 ID) Tygon 튜빙를 삽입하고 압력 소스 또는 유체 저수지에 인레츠를 연결합니다. </li><li> 밸브를 열고 닫는 경우, 압력은 진공 라인과 미니 세 방향 솔레노이드 밸브의 배열에 두 압력 조절기를 통해 연결된 공기압 라인에 의해 제어됩니다. </li><li> 솔레노이드 밸브는 Labview 소프트웨어를 통해 제어 내쇼날 인스 트루먼 트의 데이터 수집 하드웨어로 연결됩니다. </li><li> 장치 운영 및 막 편향은 컬러 CCD 카메라 (SPOT RT, 진단 계측기, 스털링 헤이츠, MI)과 시각 수 있습니다. </li></ol> 병렬 다른 정의 nanoliter 볼륨에서 두 개의 서로 다른 색상의 염료의 혼합 우리는 다양한 혼합 비율에 수성 솔루션의 정확한 하위 nanoliter 볼륨을 저장하고 믹싱을 허용 병렬 믹서의 작동을 보여줍니다 : <ol><li> 유체 층 microchambers 두 배열이 포함되어 있습니다 : 배열면서, microchambers의 크기는 200 μm의에서 X 400 μm의 200 μm의 X 40 μm의로, 왼쪽부터, 감소, 10 500 μm의 X 40 μm의 챔버하고 있습니다 단지 배열에 유체 연결에 사용, 챔버 10의 오른쪽에 대칭 크기 증가 챔버의 집합입니다. 배열 B의 여왕님 같은 설계는 것을 항상 같은 다른 행을 두 개의 인접 실의 추가 볼륨. 0, 0r와 B 10, B 10r은 혼합하지 않고 솔루션을 A와 B에 대한 각각의 컨트롤로 설계되었습니다. </li><li> 제어 계층은 밸브의 두 독립적으로 제어 세트가 있습니다. 밸브 {2} V의 두 번째 세트는 두 배열의 챔버의 각 쌍을 연결하는 데 사용되는 반면, 밸브 V {1}의 집합은 각각 인레츠 두 개의 챔버 배열을 연결하는 데 사용됩니다. </li><li> A와 B, 각각 배열 두 염료 솔루션의 흐름을 허용하는 밸브 세트 {V 1} 열어 microchambers를 입력합니다. 솔루션의 흐름은 손으로 또는 진공을 통해 얻을 수있는 솔레노이드 밸브로 제어 이겠지. 공기 방울이 microchambers 형태면, 더 많은 솔루션은 거품을 제거하는 강요 수있다, 또는 장치는 PDMS의 공기 투과성으로 인해 사라지는 몇 분 거품이 남아 있습니다. </li><li> 두 배열의 각 챔버를 분리하는 밸브 세트 {V 1} 닫습니다. </li><li> 다른 배열의 인접 챔버 사이에 액체가 혼합 수 있도록 오픈 밸브 세트 {V 2}. 혼합이 볼륨에 완료 ~ 1-2 분 밖에 걸리지 않습니다. </li><li> 각 유체 챔버로 다시 유체를 밀어 {2} V 닫고 챔버 스는 원래 형태로 다시 변형. 두 유체 배열이 11 다양한 크기의 챔버 설계되기 때문에, 11 다른 혼합 비율은 단일 혼합 단계에서 생산됩니다. </li></ol> microfluidic 세포 문화의 컴퓨터 제어 재관류를위한 통합 microfluidic 시스템 우리는 하나의 세포 배양 챔버에 여러 솔루션의 자동 재관류 수있는 microfluidic 시스템을 보여줍니다.인레츠은 단일 인레츠, 각종 조합, 또는 한번에 모두의 순서로 활성화할 수 있습니다 microvalves에 의해 제어됩니다. 이 장치는 기울기 또는 다양한 솔루션의 혼합물을 생산이 가능합니다. 유체 계층, 제어 계층, 그리고 중간 얇은 PDMS 막 :이 장치는 세 계층으로 구성되어 있습니다. 이 장치에 대한 대체 제조 단계 : <ol><li> 유체 채널과 제어 채널에 대한 유입 포트 사용 &quot;펀치&quot;입니다 1.2 mm 직경 해리스 마이크로 펀치 (테드 펠라 주식 회사). 튜빙은 제어 계층을 통해 PDMS에 삽입 무딘 18 게이지 바늘을 사용하여 인레츠에 연결되어 있습니다. 이것은 실리콘 튜브보다 인레츠의 밀도 포장을 허용합니다. PDMS의 준수 효과적으로 액체 또는 공기 압력을 전달하기 위해 바늘 주위에 단단히 인장을 제공합니다. </li><li> 이전에 설명한 바와 같이, 제어 계층에 얇은 PDMS 막의 결합은 산소 플라즈마에 노출을 사용하여 수행됩니다. </li><li> 유체 계층은 5시 1분의 비율로 PDMS 사전 폴리머와 가교제와 함께 복제 성형에 의해 준비하고 부분적으로 60 ° C 대류 오븐에서 25 분간 경화입니다. 이 시점에서, 부분적으로 치료 유체 층은 여전히​​ 촌스러운, 아직은 마스터에서 제거할 수 있습니다. </li><li> 유체 계층은 수동으로 입체경를 사용하여 미리 조립 제어 및 멤브레인 레이어에 정렬됩니다. 조립 장치는 다음 80 º C.에서 5 분 열판에 위치 다음, 밸브 제어 라인은 자동화 컨트롤러에 연결되어 있고 멤브레인 진공을 적용하여 모든 밸브 시트에 유체 층에서 분리 때까지 밸브는 actuated 있습니다. 장치가 추가로 최소한 1 시간 동안 80 º C에서 열판에 치료하는 동안 밸브를 &#39;분리&#39;후 컴퓨터 컨트롤러에 대한 순환 밸브를 끌으로 설정됩니다. </li></ol> 우리의 통합 microfluidic 시스템의 기능 : 장치가 다중 valving 방식을 사용하여 세포 배양 챔버 16 가지 솔루션의 자동 재관류이 가능합니다. 채널 디자인은 모든 인레츠의 저항이 균형을 보장합니다. 우리 microvalve 디자인은 교차 오염을 제한 유체의 신속한 제거를위한 통합 채널을 통해 rinsing 솔루션과 제어를 분리합니다. 통합 고기뼈 믹서는 여러 인레츠의 혼합물을 생산하기 위해 활성화할 수 있습니다. 또한 유량을 변경 활성화될 수있는 4 가지 다양한 저항 채널이 있습니다.

<ol>
	<li>Li, N., Hsu, C. H., Folch, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+mixing+of+photolithographically-defined+nanoliter+volumes+using+elastomeric+microvalve+arrays.">Parallel mixing of photolithographically-defined nanoliter volumes using elastomeric microvalve arrays.</a> Electrophoresis. 26 (19), 3858-3864 (2005).</li><li>Thorsen, T., Maerkl, S. J., Quake, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+large-scale+integration.">Microfluidic large-scale integration.</a> Science. 298 (5593), 580-584 (2002).</li></ol>

우리 microvalve 디자인의 주요 장점 : <ol><li> 엑스트라 에너지원이 유체 경로를 가까이에 필요하지 않다, 그러니 로드된 장치는 고도의 이식 및 </li><li> 장치는 수직 측벽과 깊이 (최대 1mm) 채널 (예 : 기능의 높이가 독립적으로 그들의 너비를 지정할 수 있습니다) microfabricating 매우 그 결과에 대한 있도록 photolithographically - 패턴 SU - 8 금형에서 PDMS 복제에 의해 만들 수 있습니다 정확한 있습니다. </li></ol> 병렬 믹...

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		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Clean silicon wafers</td>
<td>Supplies</td>
<td>Silicon Sense Inc.</td>
<td>3P0110TEST</td>
<td>3-inch diameter, P/Boron</td>
</tr>
<tr>
<td>"Master" wafers containing SU-8 patterns</td>
<td>Supplies</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fabricated in house using standard photolithography procedures </td>
</tr>
<tr>
<td>Desiccators (2)</td>
<td>Equipment</td>
<td>VWR</td>
<td>24987-048</td>
<td>One for silanization, one for PDMS de-bubbling.</td>
</tr>
<tr>
<td>Balance</td>
<td>Equipment</td>
<td>OHAUS Corp.</td>
<td>SC6010</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Oven</td>
<td>Equipment</td>
<td>Sheldon Mfg. Inc.</td>
<td>1330GM</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>MiniVortexer</td>
<td>Equipment</td>
<td>VWR</td>
<td>58816-121</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Spinner</td>
<td>Equipment</td>
<td>Headway Research Inc.</td>
<td>PWM32</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Plasma etcher</td>
<td>Equipment</td>
<td>Plasmatic Systems Inc. </td>
<td>Plasma Preen II-973</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Hot Plate</td>
<td>Equipment</td>
<td>Torre Pines Scientific</td>
<td>HP30A</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Stereoscope</td>
<td>Microscope</td>
<td>Nikon</td>
<td>TMZ1500</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>CCD camera</td>
<td>Equipment</td>
<td>Diagnostic Instruments</td>
<td>SPOT RT</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Solenoid valves</td>
<td>Equipment</td>
<td>Lee Company</td>
<td>LHDA0511111H</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Data acquisition board</td>
<td>Hardware</td>
<td>National Instruments</td>
<td>PCI 6025E, CB-50LP</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>LabView</td>
<td>Software</td>
<td>National Instruments</td>
<td>Version 8.0</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tridecafluoro-1,1,2,2,-tetrahydrooctyl)-1-trichlorosilane</td>
<td>Reagent</td>
<td>United Chemical Technologies</td>
<td>T2492</td>
<td>Silanization must be done in a chemical fume hood.</td>
</tr>
<tr>
<td>PDMS prepolymer and crosslinker</td>
<td>Reagent</td>
<td>Dow-Corning</td>
<td>Sylgard 184</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Hexane</td>
<td>Reagent</td>
<td>EMD	</td>
<td>HX0295-6	</td>
<td>

</td>
</tr>
<tr>
<td>Color Dyes</td>
<td>Reagent</td>
<td>Spectrum Chemical Mfg. Corp.</td>
<td>FD&C 110, 135, 150</td>
<td>Blue #1, Yellow #5, Red #3. 
</td>
</tr>
<tr>
<td>3 ml disposable transfer pipets</td>
<td>Supplies</td>
<td>Fisher Scientific</td>
<td>13-711-20</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Kimwipes</td>
<td>Supplies</td>
<td>Kimberly-Clark</td>
<td>34155</td>
<td>



</td>
</tr>
<tr>
<td>Weighing boats</td>
<td>Supplies</td>
<td>VWR </td>
<td>12577-027</td>
<td>




</td>
</tr>
<tr>
<td>Tongue depressor</td>
<td>Supplies	</td>
<td>Fisher Scientific	</td>
<td>11-700-555	</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>P100 dishes</td>
<td>Supplies</td>
<td>Fisher Scientific</td>
<td>08-772E</td>
<td>		</td>
</tr>
<tr>
<td>Silicone tubing (1.14 mm inner diameter (I.D.))</td>
<td>Supplies	</td>
<td>Cole-Palmer Instrument Co.</td>
<td>07625-30</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Tygon tubing (O.D. 1/16 in; I.D. 1/32 in)</td>
<td>Supplies	</td>
<td>Cole-Palmer Instrument Co.	</td>
<td>06418-02</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Duco Cement</td>
<td>Supplies</td>
<td>Devcon</td>
<td>6245</td>
<td>



</td>
</tr>
<tr>
<td>Razor blade</td>
<td>Tools</td>
<td>VWR</td>
<td>55411-050</td>
<td>



</td>
</tr>
<tr>
<td>Needles</td>
<td>Tools</td>
<td>Fisher Scientific</td>
<td>0053482 (25 Gauge)</td>
<td>




</td>
</tr>
<tr>
<td>#5 Forceps</td>
<td>Tools</td>
<td>Fine Science Tools</td>
<td>11251-20</td>
<td>



</td>
</tr>
<tr>
<td>50 ml centrifuge tube</td>
<td>Supplies</td>
<td>Fisher Scientific</td>
<td>05-526B</td>
<td>




</td>
</tr>
<tr>
<td>Seal wrap film</td>
<td>Supplies	</td>
<td>AEP Industries Inc.	</td>
<td>0153877</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>1.5 ml microcentrifuge tubes</td>
<td>Supplies</td>
<td>Fisher Scientific</td>
<td>05-406-16</td>
<td>




</td>
</tr>
<tr>
<td>15 ml centrifuge tubes	</td>
<td>Supplies	</td>
<td>BD Falcon	</td>
<td>352097</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Purple nitrile power-free gloves</td>
<td>Supplies 	</td>
<td>VWR 	</td>
<td>40101-348</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>1.2 mm Harris biopsy punch	</td>
<td>Tools</td>
<td>Ted Pella, Inc.</td>
<td>15074	</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

microfluidic chips controlled with elastomeric microvalve arrays

소형 microfluidic 시스템은 저렴한 포인트 - 오브 - 간호 진단 및 높은 처리량 생명 의학 assays를위한 간단하고 효과적인 솔루션을 제공합니다. 강력한 흐름 제어 및 정밀 유체 볼륨이 응용 프로그램의 두 가지 중요한 요구 사항입니다. 우리는 탄성 polydimethylsiloxane (PDMS) microvalve 배열을 갖춘 microfluidic 칩을 개발했다고 1) 유체 경로를 닫습니다 엑스트라 에너지원이 필요 없다, 따라서 로드된 장치는 고도의 이식이며, 2) 깊이 (최대 1mm) 채널을 microfabricating를 허용 수직 측벽과 매우 정확한 기능에 결과. 다양한 크기, microvalves와 유체 경로를 행동시키다하는 데 필요한 microchannels를 포함하는 제어 계층, 그리고 컨트롤에 바인딩하는 가운데 얇은 PDMS 막의 유체 경로와 microchambers를 포함하는 유체 층 : PDMS microvalves 기반 장치는 세 계층으로 구성됩니다 계층. 유체 계층과 제어 계층은 SU - 8 포토 레지스트 마스터에서 PDMS의 복제 성형에 의해 만들어진, 그리고 얇은 PDMS 막 지정 높이에서 PDMS를 회전에 의해 이루어집니다. 제어 계층은 모두의 산소 활성화 후 얇은 PDMS 막에 접착 다음 유체 층과 조립합니다. microvalves는 휴식을 폐쇄하고 부정적인 압력 (예 : 집 진공)을 적용하여 열 수 있습니다. Microvalve 폐쇄와 개방은 컴퓨터 소프트웨어에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 통해 자동화되어 있습니다. 여기서 우리는 두 개의 다른 응용 프로그램을위한 두 microvalve 기반 microfluidic 칩을 보여줍니다. 첫 번째 칩은 다양한 혼합 비율에 수성 솔루션의 정확한 하위 nanoliter 볼륨을 저장하고 혼합을 허용합니다. 두 번째 칩은 microfluidic 세포 문화의 컴퓨터 제어를위한 살포 수 있습니다. 디바이스 제어 조작하기 쉽고 간단합니다. PDMS의 biocompatibility로 인해,이 마이크로 칩은 소형 진단 assays뿐만 아니라 기본적인 세포 생물학 연구에 광범위한 애플 리케이션을 수 있습니다.

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Microfluidic Chips Controlled with Elastomeric Microvalve Arrays

우리는 탄성 polydimethylsiloxane (PDMS) 기반 photolithographically 정의 정확한 볼륨을 닫고 기능을 더 추가 에너지를 필요가 없다 microvalve 배열을 제조 및 자동화 프로토콜을 보여줍니다. 병렬 subnanoliter 볼륨 믹서와 통합 microfluidic 재관류 시스템을 소개하는 부분이있다.

Microfluidic 칩은 탄성 Microvalve의 배열을 제어

Miniaturized microfluidic systems provide simple and effective solutions for low-cost point-of-care diagnostics and high-throughput biomedical assays.  ...

microfluidic-chips-controlled-with-elastomeric-microvalve-arrays

Research

JoVE Journal

Biology

20.9K 조회수.  University of Washington. 우리는 탄성 polydimethylsiloxane (PDMS) 기반 photolithographically 정의 정확한 볼륨을 닫고 기능을 더 추가 에너지를 필요가 없다 microvalve 배열을 제조 및 자동화 프로토콜을 보여줍니다. 병렬 subnanoliter 볼륨 믹서와 통합 microfluidic 재관류 시스템을 소개하는 부분이있다.

비디오: Microfluidic Chips Controlled with Elastomeric Microvalve Arrays

A Microfluidic Device with Groove Patterns for Studying Cellular Behavior

We describe a microfluidic device with microgrooved patterns for studying cellular behavior. This microfluidic platform consists of a top fluidic channel and a bottom microgrooved substrate. To fabricate the microgrooved channels, a top poly(dimethylsiloxane) (PDMS) mold containing the impression of the microfluidic channels was aligned and bonded to a microgrooved substrate. Using this device, mouse fibroblast cells were immobilized and patterned within microgrooved substrates (25, 50, 75, and 100 &mu;m wide). To study apoptosis in a microfluidic device, media containing hydrogen peroxide, Annexin V, and propidium iodide was perfused into the fluidic channel for 2 hours. We found that cells exposed to the oxidative stress became apoptotic. These apoptotic cells were confirmed by Annexin V that bound to phosphatidylserine at the outer leaflet of the plasma membrane during the apoptosis process. Using this microfluidic device with microgrooved patterns, the apoptosis process was observed in real-time and analyzed by using an inverted microscope containing an incubation chamber (37&deg;C, 5% CO2). Therefore, this microfluidic device incorporated with microgrooved substrates could be useful for studying the cellular behavior and performing high-throughput drug screening.

We describe a protocol for the fabrication of microfluidic devices that can enable cell capture and culture. In this approach patterned microstructures such as grooves within microfluidic channels are used to create low shear stress regions within which cell can dock.

세포 행동 유학을위한 그루브 패턴 Microfluidic 장치

We describe a microfluidic device with microgrooved patterns for studying cellular behavior.  This microfluidic platform consists of a top fluidic channel ...

연구

생물학

A Gradient-generating Microfluidic Device for Cell Biology

 The fabrication and operation of a gradient-generating microfluidic device for studying cellular behavior is described.  A microfluidic platform is an enabling experimental tool, because it can precisely manipulate fluid flows, enable high-throughput experiments, and generate stable soluble concentration gradients.  Compared to conventional gradient generators, poly(dimethylsiloxane) (PDMS)-based  microfluidic devices can generate stable concentration gradients of growth factors with well-defined profiles.  Here, we developed simple gradient-generating microfluidic devices with three separate inlets.  Three microchannels combined into one microchannel to generate concentration gradients.  The stability and shape of growth factor gradients were confirmed by fluorescein isothyiocyanate (FITC)-dextran with a molecular weight similar to epidermal growth factor (EGF).  Using this microfluidic device, we demonstrated that fibroblasts exposed to concentration gradients of EGF migrated toward higher concentrations.  The directional orientation of cell migration and motility of migrating cells were quantitatively assessed by cell tracking analysis.  Thus, this gradient-generating microfluidic device might be useful for studying and analyzing the behavior of migrating cells.

We describe a protocol for the microfabrication of the gradient-generating microfluidic device that can generate spatial and temporal gradients in well-defined microenvironment. In this approach, the gradient-generating microfluidic device can be used to study directed cell migration, embryogenesis, wound healing, and cancer metastasis.

세포 생물학을위한 그라디언트 생성 Microfluidic 장치

 The fabrication and operation of a gradient-generating microfluidic device for studying cellular behavior is described.  A microfluidic platform is an ...

Cell Capture Using a Microfluidic Device

Microfluidic 장치를 사용하여 셀 캡처

Fabrication of the Thermoplastic Microfluidic Channels

In our lab, we have successfully isolated nucleic acids directly from microliter and submicroliter volumes of human blood, urine and stool using polymer/nanoparticle composite microscale lysis and solid phase extraction columns. The recovered samples are concentrated, small volume samples that are PCRable, without any additional cleanup. Here, we demonstrate how to fabricate thermoplastic microfluidic chips using hot embossing and heat sealing. Then, we demonstrate how to use in situ light directed surface grafting and polymerization through the sealed chip to form the composite solid phase columns. We demonstrate grafting and polymerization of a carbon nanotube/polymer composite column for bacterial cell lysis. We then show the lysis process followed by solid phase extraction of nucleic acids from the sample on chip using a silica/polymer composite column. The attached protocols contain detailed instructions on how to make both lysis and solid phase extraction columns.

Here we demonstrate how to fabricate thermoplastic microfluidic chips using hot embossing and heat sealing. Then we demonstrate how to use in situ light directed surface grafting and polymerization through the sealed chip to form the composite solid phase columns.

열가 소성 Microfluidic 채널 제작

In our lab, we have successfully isolated nucleic acids directly from microliter and submicroliter volumes of human blood, urine and stool using ...

Microfluidic Applications for Disposable Diagnostics

In this interview, Dr. Klapperich discusses the fabrication of thermoplastic microfluidic devices and their application for development of new diagnostics.

In this interview, Dr. Klapperich discusses the fabrication of thermoplastic microfluidic devices and their application for development of new diagnostics.

일회용 진단을위한 Microfluidic 응용

In this interview, Dr. Klapperich discusses the fabrication of thermoplastic microfluidic devices and their application for development of new ...

Mapping Bacterial Functional Networks and Pathways in Escherichia Coli using Synthetic Genetic Arrays

Phenotypes are determined by a complex series of physical (e.g. protein-protein) and functional (e.g. gene-gene or genetic) interactions (GI)1. While physical interactions can indicate which bacterial proteins are associated as complexes, they do not necessarily reveal pathway-level functional relationships1. GI screens, in which the growth of double mutants bearing two deleted or inactivated genes is measured and compared to the corresponding single mutants, can illuminate epistatic dependencies between loci and hence provide a means to query and discover novel functional relationships2. Large-scale GI maps have been reported for eukaryotic organisms like yeast3-7, but GI information remains sparse for prokaryotes8, which hinders the functional annotation of bacterial genomes. To this end, we and others have developed high-throughput quantitative bacterial GI screening methods9, 10.
Here, we present the key steps required to perform quantitative E. coli Synthetic Genetic Array (eSGA) screening procedure on a genome-scale9, using natural bacterial conjugation and homologous recombination to systemically generate and measure the fitness of large numbers of double mutants in a colony array format. Briefly, a robot is used to transfer, through conjugation, chloramphenicol (Cm) - marked mutant alleles from engineered Hfr (High frequency of recombination) 'donor strains' into an ordered array of kanamycin (Kan) - marked F- recipient strains. Typically, we use loss-of-function single mutants bearing non-essential gene deletions (e.g. the 'Keio' collection11) and essential gene hypomorphic mutations (i.e. alleles conferring reduced protein expression, stability, or activity9, 12, 13) to query the functional associations of non-essential and essential genes, respectively. After conjugation and ensuing genetic exchange mediated by homologous recombination, the resulting double mutants are selected on solid medium containing both antibiotics. After outgrowth, the plates are digitally imaged and colony sizes are quantitatively scored using an in-house automated image processing system14. GIs are revealed when the growth rate of a double mutant is either significantly better or worse than expected9. Aggravating (or negative) GIs often result between loss-of-function mutations in pairs of genes from compensatory pathways that impinge on the same essential process2. Here, the loss of a single gene is buffered, such that either single mutant is viable. However, the loss of both pathways is deleterious and results in synthetic lethality or sickness (i.e. slow growth). Conversely, alleviating (or positive) interactions can occur between genes in the same pathway or protein complex2 as the deletion of either gene alone is often sufficient to perturb the normal function of the pathway or complex such that additional perturbations do not reduce activity, and hence growth, further. Overall, systematically identifying and analyzing GI networks can provide unbiased, global maps of the functional relationships between large numbers of genes, from which pathway-level information missed by other approaches can be inferred9.

Mapping Bacterial Functional Networks and Pathways in Escherichia Coli using Synthetic Genetic Arrays

Systematic, large-scale synthetic genetic (gene-gene or epistasis) interaction screens can be used to explore genetic redundancy and pathway cross-talk. Here, we describe a high-throughput quantitative synthetic genetic array screening technology, termed eSGA that we developed for elucidating epistatic relationships and exploring genetic interaction networks in Escherichia coli.

에 박테리아 기능 네트워크 및 경로를 매핑<em&gt; 대장균</em&gt; 합성 유전자 배열을 사용하여

Phenotypes  are determined by a complex series of physical (e.g. protein-protein) and  functional (e.g. gene-gene or genetic) interactions (GI)1. While ...

Design and Use of Multiplexed Chemostat Arrays

Chemostats are continuous culture systems in which cells are grown in a tightly controlled, chemically constant environment where culture density is constrained by limiting specific nutrients.1,2 Data from chemostats are highly reproducible for the measurement of quantitative phenotypes as they provide a constant growth rate and environment at steady state. For these reasons, chemostats have become useful tools for fine-scale characterization of physiology through analysis of gene expression3-6 and other characteristics of cultures at steady-state equilibrium.7 Long-term experiments in chemostats can highlight specific trajectories that microbial populations adopt during adaptive evolution in a controlled environment. In fact, chemostats have been used for experimental evolution since their invention.8 A common result in evolution experiments is for each biological replicate to acquire a unique repertoire of mutations.9-13 This diversity suggests that there is much left to be discovered by performing evolution experiments with far greater throughput. 
We present here the design and operation of a relatively simple, low cost array of miniature chemostats&mdash;or ministats&mdash;and validate their use in determination of physiology and in evolution experiments with yeast. This approach entails growth of tens of chemostats run off a single multiplexed peristaltic pump. The cultures are maintained at a 20 ml working volume, which is practical for a variety of applications. It is our hope that increasing throughput, decreasing expense, and providing detailed building and operation instructions may also motivate research and industrial application of this design as a general platform for functionally characterizing large numbers of strains, species, and growth parameters, as well as genetic or drug libraries.

We developed and validated a small-footprint array of miniature chemostats built from readily available parts for low cost. Physiological and experimental evolution results were similar to larger volume chemostats. The ministat array provides a compact, inexpensive, and accessible platform for traditional chemostat experiments, functional genomics, and chemical screening applications.

다중 Chemostat 배열의 설계 및 사용

Chemostats are continuous culture systems in which cells are grown in a tightly controlled, chemically constant environment where culture density is ...

Assembly of Nucleosomal Arrays from Recombinant Core Histones and Nucleosome Positioning DNA

Core histone octamers that are repetitively spaced along a DNA molecule are called nucleosomal arrays. Nucleosomal arrays are obtained in one of two ways: purification from in vivo sources, or reconstitution in vitro from recombinant core histones and tandemly repeated nucleosome positioning DNA. The latter method has the benefit of allowing for the assembly of a more compositionally uniform and precisely positioned nucleosomal array. Sedimentation velocity experiments in the analytical ultracentrifuge yield information about the size and shape of macromolecules by analyzing the rate at which they migrate through solution under centrifugal force. This technique, along with atomic force microscopy, can be used for quality control, ensuring that the majority of DNA templates are saturated with nucleosomes after reconstitution. Here we describe the protocols necessary to reconstitute milligram quantities of length and compositionally defined nucleosomal arrays suitable for biochemical and biophysical studies of chromatin structure and function.

A method is presented for the reconstitution of model nucleosomal arrays from recombinant core histones and tandemly repeated nucleosome positioning DNA. We also describe how sedimentation velocity experiments in the analytical ultracentrifuge, and atomic force microscopy (AFM) are used to monitor the extent of nucleosomal array saturation after reconstitution.

재조합 핵심 히스톤에서 뉴 클레오 배열과 뉴 클레오 솜 위치 DNA의 조립

Core histone octamers that are repetitively spaced along a DNA molecule  are called nucleosomal arrays. Nucleosomal arrays are obtained in one of two  ...

A Rapid Protocol for Integrating Extrachromosomal Arrays With High Transmission Rate into the C. elegans Genome

Microinjecting DNA into the cytoplasm of the syncytial gonad of Caenorhabditis elegans is the main technique used to establish transgenic lines that exhibit partial and variable transmission rates of extrachromosomal arrays to the next generation. In addition, transgenic animals are mosaic and express the transgene in a variable number of cells. Extrachromosomal arrays can be integrated into the C. elegans genome using UV irradiation to establish nonmosaic transgenic strains with 100% transmission rate of the transgene. To that extent, F1 progenies of UV irradiated transgenic animals are screened for animals carrying a heterozygous integration of the transgene, which leads to a 75% Mendelian transmission rate to the F2 progeny. One of the challenges of this method is to distinguish between the percentage of transgene transmission in a population before (X% transgenic animals) and after integration (&#8805;75% transgenic F2 animals). Thus, this method requires choosing a nonintegrated transgenic line with a percentage of transgenic animals that is significantly lower than the Mendelian segregation of 75%. Consequently, nonintegrated transgenic lines with an extrachromosomal array transmission rate to the next generation &#8804;60% are usually preferred for integration, and transgene integration in highly transmitting strains is difficult. Here we show that the efficiency of extrachromosomal arrays integration into the genome is increased when using highly transmitting transgenic lines (&#8805;80%). The described protocol allows for easy selection of several independent lines with homozygous transgene integration into the genome after UV irradiation of transgenic worms exhibiting a high rate of extrachromosomal array transmission. Furthermore, this method is quite fast and low material consuming. The possibility of rapidly generating different lines that express a particular integrated transgene is of great interest for studies focusing on gene expression pattern and regulation, protein localization, and overexpression, as well as for the development of subcellular markers.

A Rapid Protocol for Integrating Extrachromosomal Arrays With High Transmission Rate into the C. elegans Genome

This protocol describes a rapid and low material consuming procedure for the integration of transgenic extrachromosomal arrays into the Caenorhabditis elegans genome using ultra violet (UV) irradiation. Furthermore, this protocol is particularly well suited for transgenic lines that transmit extrachromosomal arrays at a high rate.

Microinjecting DNA into the cytoplasm of the syncytial gonad of Caenorhabditis elegans is the main technique used to establish transgenic lines that ...

Identifying Protein-protein Interaction Sites Using Peptide Arrays

Protein-protein interactions mediate most of the processes in the living cell and control homeostasis of the organism. Impaired protein interactions may result in disease, making protein interactions important drug targets. It is thus highly important to understand these interactions at the molecular level. Protein interactions are studied using a variety of techniques ranging from cellular and biochemical assays to quantitative biophysical assays, and these may be performed either with full-length proteins, with protein domains or with peptides. Peptides serve as excellent tools to study protein interactions since peptides can be easily synthesized and allow the focusing on specific interaction sites. Peptide arrays enable the identification of the interaction sites between two proteins as well as screening for peptides that bind the target protein for therapeutic purposes. They also allow high throughput SAR studies. For identification of binding sites, a typical peptide array usually contains partly overlapping 10-20 residues peptides derived from the full sequences of one or more partner proteins of the desired target protein. Screening the array for binding the target protein reveals the binding peptides, corresponding to the binding sites in the partner proteins, in an easy and fast method using only small amount of protein.
In this article we describe a protocol for screening peptide arrays for mapping the interaction sites between a target protein and its partners. The peptide array is designed based on the sequences of the partner proteins taking into account their secondary structures. The arrays used in this protocol were Celluspots arrays prepared by INTAVIS Bioanalytical Instruments. The array is blocked to prevent unspecific binding and then incubated with the studied protein. Detection using an antibody reveals the binding peptides corresponding to the specific interaction sites between the proteins.

Peptide array screening is a high throughput assay for identifying protein-protein interaction sites. This allows mapping multiple interactions of a target protein and can serve as a method for identifying sites for inhibitors that target a protein. Here we describe a protocol for screening and analyzing peptide arrays.

펩타이드 배열을 사용하여 단백질 - 단백질 상호 작용 사이트를 확인

Protein-protein interactions mediate most of the processes in the living cell and control homeostasis of the organism. Impaired protein interactions may ...