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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 ...

Boston University

&#x7845;&#x6D78;&#x6E0D;&#x805A;&#x5408;&#x7269;&#x6574;&#x4F53;&#x67F1;&#x53EF;&#x80FD;&#x63D0;&#x4F9B;&#x6EB6;&#x5E76;&#x4ECE;&#x5FAE;&#x6D41;&#x63A7;&#x82AF;&#x7247;&#x5185;&#x7684;&#x7EC6;&#x83CC;&#x4E2D;&#x63D0;&#x53D6; DNA &#x7684;&#x7B80;&#x6613;&#x65B9;&#x6CD5;&#x3002;&#x5728;&#x8FD9;&#x91CC;&#x6211;&#x4EEC;&#x4F7F;&#x7528;&#x5927;&#x80A0;&#x6746;&#x83CC;&#x4F5C;&#x4E3A;&#x6D4B;&#x8BD5;&#x673A;&#x4F53;&#x70B9;&#x7684;&#x62A4;&#x7406;&#x70ED;&#x5851;&#x6027;&#x5851;&#x6599;&#x5FAE;&#x6D41;&#x63A7;&#x6A21;&#x5757;&#x5316;&#x8BBE;&#x8BA1;&#x5728;&#x5C3F;&#x6DB2;&#x6837;&#x672C;&#x4E2D;&#xFF0C;&#x4E0E;&#x6EB6;&#x89E3;&#x7684;&#x7F13;&#x51B2;&#x533A;&#xFF0C;&#x6DF7;&#x5408;&#xFF0C;&#x4ECE;&#x8BE5;&#x793A;&#x4F8B;&#x6267;&#x884C;&#x6DF7;&#x5408;&#x5316;&#x5B66;/&#x673A;&#x68B0;&#x6EB6;&#x89E3;&#x548C;&#x56FA;&#x76F8;&#x8403;&#x53D6;&#x7684;&#x6838;&#x9178;&#x3002;&#x4E3A;&#x4E86;&#x6F14;&#x793A;&#x6982;&#x5FF5;&#x8BC1;&#x660E;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x63BA;&#x6742;&#x4E0E;&#x5927;&#x80A0;&#x6746;&#x83CC;&#x6D53;&#x5EA6;&#x4ECE; 10(1)-10(5) &#x83CC;&#x843D;&#x5F62;&#x6210;&#x5355;&#x4F4D;/&#x6BEB;&#x5347; (CFU/mL) &#x6765;&#x6A21;&#x62DF;&#x60A3;&#x8005;&#x6837;&#x672C; hematuric &#x5C3F;&#x6DB2;&#x6837;&#x672C;&#x3002;&#x7136;&#x540E;&#xFF0C;&#x6211;&#x4EEC;&#x6267;&#x884C;&#x7684;&#x7247;&#x4E0A;&#x88C2;&#x89E3;&#x53CA; DNA &#x7684;&#x63D0;&#x53D6;&#x3002;&#x7EC6;&#x83CC;&#x7684; DNA &#x88AB;&#x653E;&#x5927;&#x4F7F;&#x7528;&#x5B9E;&#x65F6;&#x8367;&#x5149;&#x5B9A;&#x91CF; PCR &#x8868;&#x660E;&#x6EB6;&#x89E3;&#x548C;&#x5206;&#x79BB;&#x5230; 10 CFU/mL&#x3002;&#x7ED3;&#x679C;&#x662F;&#x76F8;&#x5F53;&#x4E8E;&#x5728;&#x8F83;&#x9AD8;&#x6D53;&#x5EA6;&#x7684;&#x5546;&#x4E1A;&#x5DE5;&#x5177;&#x5305;&#x548C;&#x56DE;&#x6536; DNA &#x5728;&#x6D53;&#x5EA6;&#x8F83;&#x4F4E;&#x65F6;&#x66F4;&#x597D;&#x5730;&#x6267;&#x884C;&#x3002;

&#x7EC6;&#x83CC;&#x88C2;&#x89E3;&#x53CA;&#x4ECE;&#x4EBA;&#x5C3F;&#x4E2D;&#x7684;&#x5206;&#x79BB; DNA &#x6837;&#x54C1;&#x5236;&#x5907;&#x6A21;&#x5757;&#x3002;

Silica impregnated polymer monolithic columns may provide a simple method for lysing and extracting DNA from bacteria inside of microfluidic chips. Here we use Escherichia coli as a test organism for a point of care thermoplastic microfluidic module designed to take in a urine sample, mix it with lysis buffer, and perform a hybrid chemical/mechanical lysis and solid phase extraction of nucleic acids from the sample. To demonstrate proof-of-concept, we doped human hematuric urine samples with E. coli at concentrations ranging from 10(1)-10(5) colony-forming units/mL (CFU/mL) to simulate patient samples. We then performed on-chip lysis and DNA extraction. The bacterial DNA was amplified using real-time PCR demonstrating lysis and isolation down to 10(1) CFU/mL. Results were comparable to a commercial kit at higher concentrations and performed better at recovering DNA at lower concentrations.

Sample preparation module for bacterial lysis and isolation of DNA from human urine.

De silice impr&#xE9;gn&#xE9; colonnes monolithiques de polym&#xE8;res peuvent fournir une m&#xE9;thode simple pour lyser et extraire l&#x26;#39;ADN de bact&#xE9;ries &#xE0; l&#x26;#39;int&#xE9;rieur de puces microfluidiques. Ici, nous utilisons Escherichia coli comme organisme d&#x26;#39;essai pour un point de service thermoplastique microfluidique module con&#xE7;u pour prendre un &#xE9;chantillon d&#x26;#39;urine, m&#xE9;langez-le avec un tampon de lyse, et d&#x26;#39;effectuer un produit chimique hybride / lyse m&#xE9;canique et l&#x26;#39;extraction en phase solide des acides nucl&#xE9;iques &#xE0; partir de l&#x26;#39;&#xE9;chantillon. Pour d&#xE9;montrer la preuve de concept, nous avons dop&#xE9; les &#xE9;chantillons d&#x26;#39;urine de l&#x26;#39;homme hematuric la bact&#xE9;rie E. coli &#xE0; des concentrations allant de 10 (1) -10 (5) unit&#xE9;s formant colonie / ml (UFC / ml) pour simuler des &#xE9;chantillons de patients. Nous avons ensuite effectu&#xE9; sur puce lyse et l&#x26;#39;extraction d&#x26;#39;ADN. L&#x26;#39;ADN bact&#xE9;rien a &#xE9;t&#xE9; amplifi&#xE9; &#xE0; l&#x26;#39;aide en temps r&#xE9;el la lyse par PCR et l&#x26;#39;isolement d&#xE9;montrant jusqu&#x26;#39;&#xE0; 10 (1) UFC / ml. Les r&#xE9;sultats &#xE9;taient comparables &#xE0; une trousse commerciale &#xE0; des concentrations plus &#xE9;lev&#xE9;es et de meilleurs r&#xE9;sultats &#xE0; l&#x26;#39;ADN en convalescence &#xE0; des concentrations plus faibles.

Module de pr&#xE9;paration des &#xE9;chantillons pour la lyse bact&#xE9;rienne et l&#x26;#39;isolement de l&#x26;#39;ADN de l&#x26;#39;urine humaine

Kiesels&auml;ure impr&auml;gniert Polymer monolithische Spalten k&ouml;nnen eine einfache Methode zum Aufl&ouml;sen und Extraktion von DNA aus Bakterien innerhalb der Microfluidic Chips vorsehen. Hier verwenden wir f&uuml;r einen Punkt der Pflege thermoplastische mikrofluidische Modul in einer Urinprobe nehmen, mischen Sie es mit Zerst&ouml;rungbuffer und f&uuml;hren Sie eine Hybrid-chemische/mechanische Zerst&ouml;rung und Festphasenextraktion von Nukleins&auml;uren aus dem Beispiel der Escherichia coli als Testorganismus. Um Proof-of-Concept zu demonstrieren, gedopt wir menschliche hematuric Urinproben mit E. Coli bei Konzentrationen von 10(1)-10(5) Kolonienbildende Einheiten/mL (KBE/mL) Patientenproben zu simulieren. Wir haben dann auf dem Chip-Zerst&ouml;rung und DNA-Extraktion. Die bakterielle DNA wurde verst&auml;rkt mit Echtzeit-PCR-Nachweis der Lyse und Isolierung bis zu 10 1 KBE/mL. Ergebnisse waren vergleichbar mit einem kommerziellen Kit bei h&ouml;heren Konzentrationen und besser auf die Einziehung von DNA in niedrigeren Konzentrationen durchgef&uuml;hrt.

Beispiel Vorbereitung Modul f&uuml;r bakterielle Zerst&ouml;rung und Isolierung von DNA aus menschlichen Urin.

Silice impregnata polimero colonne monolitiche possono fornire un metodo semplice per fare l&#39;elettrolisi e l&#39;estrazione del DNA da batteri all&#39;interno del chip microfluidico. Qui usiamo Escherichia coli come un organismo di prova per un punto del modulo microfluidico termoplastico cura progettato per prendere un campione di urina, mescolare con il buffer di lisi ed eseguire una lisi chimica, meccanica ibrida e l&#39;estrazione in fase solida di acidi nucleici da campione. Per dimostrare il proof-of-concept, abbiamo drogato campioni di urina umana hematuric con e. coli in concentrazioni che vanno da 10(1)-10(5) formanti unit&agrave;/mL (CFU/mL) per simulare i campioni dei pazienti. Abbiamo poi eseguito su chip lisi ed estrazione del DNA. Il DNA batterico &egrave; stato amplificato mediante PCR in tempo reale, dimostrando Lisi e isolamento fino a 10 CFU/mL. Risultati erano paragonabili a un kit commerciale a concentrazioni pi&ugrave; elevate e meglio eseguita al recupero del DNA a concentrazioni inferiori.

Modulo di preparazione del campione per lisi batterica e isolamento di DNA da urina umana.

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&#xC138;&#xADE0; &#xC138;&#xD3EC;&#xC758; &#xC6A9; &#xD574;&#xC640; &#xC778;&#xAC04;&#xC758; &#xC18C;&#xBCC0;&#xC5D0;&#xC11C; DNA&#xC758; &#xBD84;&#xB9AC;&#xC5D0; &#xB300; &#xD55C; &#xC0D8;&#xD50C; &#xC900;&#xBE44; &#xBAA8;&#xB4C8;.

S&#xED;lice impregnado columnas monol&#xED;ticas de pol&#xED;mero puede proporcionar un m&#xE9;todo simple para lisar y extracci&#xF3;n de ADN de bacterias dentro de los chips de microfluidos. Aqu&#xED; se utiliza Escherichia coli como organismo de prueba por un punto de atenci&#xF3;n termopl&#xE1;stico m&#xF3;dulo de microfluidos dise&#xF1;ado para disfrutar de una muestra de orina, se mezcla con soluci&#xF3;n amortiguadora de lisis, y realizar un producto qu&#xED;mico h&#xED;brido / lisis mec&#xE1;nica y extracci&#xF3;n en fase s&#xF3;lida de los &#xE1;cidos nucleicos de la muestra. Para demostrar la prueba de concepto, que las muestras de orina humana dopada hematuric con E. coli en concentraciones que van desde 10 (1) 10 (5) unidades formadoras de colonias / ml (UFC / mL) para simular muestras de los pacientes. A continuaci&#xF3;n realiz&#xF3; en el chip de lisis y extracci&#xF3;n de ADN. El ADN bacteriano se amplific&#xF3; utilizando en tiempo real lisis PCR demostrando y el aislamiento hasta 10 (1) UFC / ml. Los resultados fueron comparables a un equipo comercial en concentraciones m&#xE1;s altas y un mejor desempe&#xF1;o en la recuperaci&#xF3;n de ADN en concentraciones m&#xE1;s bajas.

Ejemplo de m&#xF3;dulo de preparaci&#xF3;n para la lisis bacteriana y aislamiento de ADN a partir de orina humana

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Dominika Kulinski

Department of Biomedical Engineering

Boston University

Fabrication of the Thermoplastic Microfluidic Channels

Dominika Kulinski

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Boston University

Fabrication of the Thermoplastic Microfluidic Channels

Department of Biomedical Engineering