This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract DE-AC52-07NA27344, and partially supported by LLNL&#8217;s Laboratory Directed Research and Development (LDRD) program, 14-LW-077. The authors thank Michael Wilson, Mark Stenglein and Joe DeRisi at the Univeristy of California, San Francisco for generously providing GGV and Boa cell samples. EJF acknowledges support from the LLNL Lawrence Scholar Graduate Program. MS acknowledges support from the UC Office of the President Lab Fees Research Program. LLNL-JRNL-665235

<ol>
	<li>Gossett, D. R., Weaver, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label+free+cell+separation+and+sorting+in+microfluidic+systems.">Label free cell separation and sorting in microfluidic systems.</a> Analytical and Bioanalytical Chemistry. 397 (8), 3249-3267 (2010).</li><li>Lenshof, A., Laurell, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+separation+of+cells+and+particles+in+microfluidic+systems.">Continuous separation of cells and particles in microfluidic systems.</a> Chemical Society Reviews. 39 (3), 1203-1217 (2010).</li><li>Sajeesh, P., Sen, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+separation+and+sorting+in+microfluidic+devices+a+review.">Particle separation and sorting in microfluidic devices a review.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 17 (1), 1-52 (2014).</li><li>Bhagat, A. A. S., Bow, H., Hou, H. W., Tan, S. J., Han, J., Lim, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+for+cell+separation.">Microfluidics for cell separation.</a> Medical &amp; Biological Engineering &amp; Computing. 48 (10), 999-1014 (2010).</li><li>McGrath, J., Jimenez, M., Bridle, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deterministic+lateral+displacement+for+particle+separation+a+review.">Deterministic lateral displacement for particle separation a review.</a> Lab Chip. 14 (21), 4139-4158 (2014).</li><li>Jubery, T. Z., Srivastava, S. K., Dutta, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectrophoretic+separation+of+bioparticles+in+microdevices+A+review.">Dielectrophoretic separation of bioparticles in microdevices A review.</a> ELECTROPHORESIS. 35 (5), 691-713 (2014).</li><li>Jin, C., McFaul, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technologies+for+label+free+separation+of+circulating+tumor+cells+from+historical+foundations+to+recent+developments.">Technologies for label free separation of circulating tumor cells from historical foundations to recent developments.</a> Lab on a Chip. 14 (1), 32 (2014).</li><li>Trujillo, F. J., Juliano, P., Barbosa C&#225;novas, G., Knoerzer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Separation+of+suspensions+and+emulsions+via+ultrasonic+standing+waves+&#8211;+A+review.">Separation of suspensions and emulsions via ultrasonic standing waves &#8211; A review.</a> Ultrasonics Sonochemistry. 21 (6), 2151-2164 (2014).</li><li>Bridle, H., Miller, B., Desmulliez, M. P. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+microfluidics+in+waterborne+pathogen+monitoring+A+review.">Application of microfluidics in waterborne pathogen monitoring A review.</a> Water Research. 55, 256-271 (2014).</li><li>Mariella Jr, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sample+preparation+the+weak+link+in+microfluidics-based+biodetection.">Sample preparation the weak link in microfluidics-based biodetection.</a> Biomedical microdevices. 10 (6), 777-784 (2008).</li><li>Gor&#8217;kov, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+forces+acting+on+a+small+particle+in+an+acoustic+field+in+an+ideal+fluid.">On the forces acting on a small particle in an acoustic field in an ideal fluid.</a> Soviet Physics Doklady. 6, 773-775 (1962).</li><li>Settnes, M., Bruus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Forces+acting+on+a+small+particle+in+an+acoustical+field+in+a+viscous+fluid.">Forces acting on a small particle in an acoustical field in a viscous fluid.</a> Physical Review E. 85 (1), 016327 (2012).</li><li>Barnkob, R., Augustsson, P., Laurell, T., Bruus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+radiation+and+streaming-induced+microparticle+velocities+determined+by+microparticle+image+velocimetry+in+an+ultrasound+symmetry+plane.">Acoustic radiation and streaming-induced microparticle velocities determined by microparticle image velocimetry in an ultrasound symmetry plane.</a> Physical Review E. 86 (5), (2012).</li><li>Bruus, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustofluidics+7+The+acoustic+radiation+force+on+small+particles.">Acoustofluidics 7 The acoustic radiation force on small particles.</a> Lab Chip. 12 (6), 1014-1021 (2012).</li><li>Fong, E. J., Johnston, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+focusing+with+engineered+node+locations+for+high+performance+microfluidic+particle+separation.">Acoustic focusing with engineered node locations for high performance microfluidic particle separation.</a> Analyst. 139 (5), 1192-1200 (2014).</li><li>Fong, E. J., Bora, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuously+Variable+Node+Position+in+a+High+Throughput+Acoustofluidic+Device.">Continuously Variable Node Position in a High Throughput Acoustofluidic Device.</a> Micro Total Analysis Systems. , 1184-1186 (2014).</li><li>Jung, S. Y., Notton, T., Fong, E., Shusteff, M., Weinberger, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+tuning+of+acoustofluidic+pressure+nodes+by+altering+net+sonic+velocity+enables+high-throughput+efficient+cell+sorting.">Spatial tuning of acoustofluidic pressure nodes by altering net sonic velocity enables high-throughput efficient cell sorting.</a> Lab on a Chip. 15 (4), 1000-1003 (2015).</li><li>Franssila, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+Reactive+Ion+Etching.">Deep Reactive Ion Etching.</a> Introduction to Microfabrication. , 255-270 (2010).</li><li>Sharma Rao, B., Hashim, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+Photomask+Design+Using+CAD+Software+for+Application+in+Lab+On+Chip+Biomedical+Nanodiagnostics.">Microfluidic Photomask Design Using CAD Software for Application in Lab On Chip Biomedical Nanodiagnostics.</a> Advanced Materials Research. 795, 388-392 (2013).</li><li>Melin, 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+The+Evolution+of+Design+Rules+for+Biological+Automation.">Microfluidic Large Scale Integration The Evolution of Design Rules for Biological Automation.</a> Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 36 (1), 213-231 (2007).</li><li>Madou, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of microfabrication: the science of miniaturization. , (2002).</li><li>Krulevitch, P., Benett, W., Hamilton, J., Maghribi, M., Rose, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+based+packaging+platform+for+hybrid+microfluidic+systems.">Polymer based packaging platform for hybrid microfluidic systems.</a> Biomedical Microdevices. 4 (4), 301-308 (2002).</li><li>Leslie, D. C., Easley, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+specific+flow+control+in+microfluidic+circuits+with+passive+elastomeric+features.">Frequency specific flow control in microfluidic circuits with passive elastomeric features.</a> Nature Physics. 5 (3), 231-235 (2009).</li><li>Oh, K. W., Lee, K., Ahn, B., Furlani, E. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+pressure+driven+microfluidic+networks+using+electric+circuit+analogy.">Design of pressure driven microfluidic networks using electric circuit analogy.</a> Lab on a Chip. 12 (3), 515-545 (2012).</li><li>Mittelbrunn, M., Guti&#233;rrez V&#225;zquez, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unidirectional+transfer+of+microRNA+loaded+exosomes+from+T+cells+to+antigen+presenting+cells.">Unidirectional transfer of microRNA loaded exosomes from T cells to antigen presenting cells.</a> Nature Communications. 2, 282 (2011).</li><li>Acosta, E. G., Castilla, V., Damonte, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+entry+of+dengue+virus+into+Aedes+albopictus+mosquito+cells+is+dependent+on+clathrin+mediated+endocytosis.">Functional entry of dengue virus into Aedes albopictus mosquito cells is dependent on clathrin mediated endocytosis.</a> Journal of General Virology. 89 (2), 474-484 (2008).</li><li>Stenglein, M. D., Sanders, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+Characterization+and+In+Vitro+Culture+of+Highly+Divergent+Arenaviruses+from+Boa+Constrictors+and+Annulated+Tree+Boas+Candidate+Etiological+Agents+for+Snake+Inclusion+Body+Disease.">Identification Characterization and In Vitro Culture of Highly Divergent Arenaviruses from Boa Constrictors and Annulated Tree Boas Candidate Etiological Agents for Snake Inclusion Body Disease.</a> 3 (4), e00180 12 (2012).</li><li>Packard, M., Wheeler, E., Alocilja, E., Shusteff, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+Evaluation+of+Fast+Microfluidic+Thermal+Lysis+of+Bacteria+for+Diagnostic+Sample+Preparation.">Performance Evaluation of Fast Microfluidic Thermal Lysis of Bacteria for Diagnostic Sample Preparation.</a> Diagnostics. 3 (1), 105-116 (2013).</li><li>Lion, N., Reymond, F., Girault, H. H., Rossier, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Why+the+move+to+microfluidics+for+protein+analysis.">Why the move to microfluidics for protein analysis.</a> Current Opinion in Biotechnology. 15 (1), 31-37 (2004).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Bu protokol otomatik biyolojik numune işlem gerçekleştirmek için macroscale ekipman mikroakışkan cihazların sistem düzeyinde entegrasyonu sunuyor. Bu platformun modülerliği bir örnek olarak, sunulan protokol karakterize bir acoustofluidic partikül ayırma cihazın performansını optimize odaklanmaktadır, herhangi bir sürekli akış cihaza adapte olmasını sağlar ve. Bu protokolün üç önemli avantajları vurgulanır: (i) modülerlik ve chip-to-dünyanın cihaz performansında (ii) sağlam karakterizasyonu ve partikül ayrılması için hassas olarak ölçülmüş numune hacimleri (iii) otomatik işleme, arabirim. ben. Modülerlik ve chip-için-dünya arabirim Şekil 2 de gösterildiği gibi, mikroakışkan çip kolayca doğrudan gözlem için bir mikroskop sahneye uygun özel bir delikli tahta üzerine monte edilir. Breadboard 5 mm-pitch ızgara, ena üzerinde # 6-40 UNF dişli delikler içeriyorçip bling güvenli olması için, ve sıvı bağlantıları yapılacaktır. Sıvı bağlantıları işlenmiş uçları ile tüpler PEEK olan bir lastik yüz sızdırmazlık conta ve paslanmaz çelik bilezikli akışkan çip karşı hangi mühür. Bu arayüz düzeni kolay çip değişimi ve hızlı cihaz yeniden tasarımı, az gerektiren veya diğer sistem bileşenlerine hiçbir değişiklik sağlanan çip ayak izleri ızgara biçimine uygun hale getirir. Örneğin, sürekli akış elektroforezi, termal hücre erimesi, kimyasal sentezi için reaktif 29 hızlı karıştırma ve tek hücreli yakalama ve sorgulama için mikroakışkan çipleri ile bu platformu kullandık. ii. Cihaz performansı Sağlam karakterizasyonu Herhangi bir mikroakışkan ayırma cihazının performansını optimize etmek amacıyla, operasyon ilk olarak iyice karakterize edilmelidir. Burada anlatılan sistem bunu yapmak için hızlı ve otomatik protokollerin gelişimini destekler. Belirli examp içinakustik odaklama cihazları, odaklama kalite, çalışma frekansı ve mikroakışkan kanal odaklı partiküllerin pozisyon le, her bir cihaz için ölçülmelidir. Bu ölçümler, piezoseramik sürücü frekansları, gerilim ve akım oranları aralığı boyunca süpürme gerektiren yüksek kaliteli ayrılması için en uygun parametre kombinasyonları belirlemek için. Sunulan protokol otomatik olarak bu ayarlanabilir parametreleri değişir ve veri-alakalı yakalar, yani post-işlenmiş kalite, sıklığını ve pozisyon (Şekil 3) odaklama parçacığın gerekli ölçümleri oluşturmak için vardır kanalda akan parçacıkların floresan görüntüler. Akustik cihaz performansı tam karakterizasyonu tekrarlayan Adımlar 4.4 ve farklı deneysel koşullar altında gerektiği gibi 4.5 gerektirir. Örneğin, bir çip mutlak odaklama pozisyonu nispeten düşük debiler ve yüksek gerilim frekans tarama çalıştırarak bulunurs düğümü yere tam göçü sağlamak. Ayrıca, bu tür frekans taramaları (bilinen boyutta polistiren boncuklar ile çalışacak) cihazı montaj kalitesini değerlendirmek, ya da (bir çip boncuklar ile karakterize edilmiştir sonra) önceden bilinmeyen parçacık tipi sisteminde nasıl davranacağını belirler. Kötü enerji transferi olanlar bile odak olmaz ise mikroakışkan kanala piezo seramiği iyi bir enerji transferi ile bir çip, dar yüksek debilerde (&gt; 1 ml / dak) ve düşük gerilim (12-15 V pp) de odaklama neden olacaktır Düşük debilerde (&lt;100 ul / dak) ve yüksek gerilim (&gt; 20 V pp) de. Biz mikroakışkan yonga ve piezo seramiği arasında yakın temas sıvısı içine enerji transfer verimi için kritik olduğunu bulduk. Yüksek performanslı cihazların güvenilir üretim sağlayacak mikroakışkan çip ve Piezo seramik yapıştırma optimal yöntemi daha fazla araştırma. Son olarak, tam birBir acoustophoretic aygıtın operasyon resmi mikro-küreleri ile yapılan ayırma deneyler, Aşama 4 (Şekil 3), ilgili çalışma parametrelerinin bir fonksiyonu olarak DPT ve LPO toplanan parçacık sayısı ile görüntü-bazlı frekans tarama ölçümlerinin bir araya getirilmesiyle elde edilebilir Şekil 6&#39;da gösterildiği gibi, Aşama 5&#39;de olduğu gibi, otomatik deney gibi bir dizi hızlı bir şekilde partikül ayrılması için bir cihazı çalıştırmak için uygun bir parametre alanı kullanıcıya bildiren tek bir aygıtın performansı ve ayarlanabilirliği, karakterize edilebilir. iii. Parçacık ayrılması için otomatik küçük örnek işleme Başarılı ve doğru mikroakışkan çipli örnek işleme için, güvenilir ve hassas ölçüm, yük, teslim ve onlar geçerken sıvı hacimleri toplamak için kritik öneme sahiptir. Örnek hacmi küçük olduğu zaman bu hassasiyet özellikle önemlidirKlinik veya araştırma laboratuvar ortamlarında yaygındır (~ 0.1-1 ml). 30 Hassas numune alma sırasında numunenin hiç geribildirim ile bir cihazın içine şırınga ve infüzyon içine numune elle çekilmesi istihdam geleneksel mikroakışkan deneylerde zorlu ayrılmış vardır ve toplanan edilmelidir zaman. Sunulan protokol örneği bobin yükleme otomatik bünyesinde bulundurmaktadır ve küçük örnek hacimlerinin tekrarlanabilir ayrımlarını sağlamak için akış sensörleri gerçek zamanlı geribildirim ile birleştiğinde dağıtma. Şekil 5, tipik bir ayırma deneyi ile ilgili DPT ve LPO ölçülen akış profillerini göstermektedir. İlk olarak, en az 35 ul lider tampon numunesi akustik çip ulaşmadan önce istikrarlı akışını sağlamak için yüklenir. Nedeniyle önde gelen tampon örnek seyreltme aşırı olur çünkü 100 ul daha az örnek hacimleri, bu sistem yapılandırması için tavsiye edilmez. Bir hava fişi th başında kullanılanönde gelen tamponu önce e enjeksiyon karıştırma ve numune seyreltme ve akış sensörleri bir göstergesi olarak hizmet önlenmesi, aşağıda sıvıdan örnek fişi ayırmak için. Akışkan olarak ilk geçici sistemi ile hareket başlar sonra, her iki satış keskin başak sinyalleri ilk hava kabarcığı geçişini gösterir. Numune, sistem üzerinden ikinci hava kabarcığı geçer sonra başka başak ve şırınga pompası durduktan sonra sıfıra akış hızında nihayet nihai bir azalma akarken bu geçici kararlı akış uzun bir süre tarafından takip edilmektedir. Akış sensörleri ile hava fişler geçişi dolayısıyla olmayan numune sıvı hacimleri ile kayıp numune ve seyreltme minimize başlangıç ​​ve örnek toplama durdurmak için vanaları geçmek için tetik noktalar olarak kullanılır. Işlenmiş örnek hacimlerinin Kapalı döngü ölçüm öncesinde deney girdi örnek değiştiğinde her zaman başlamasından bu değerleri yeniden programı gereksinimini ortadan kaldırır. Bu özelliközellikle önemli numune hacmi çok klinik örnekleri için, örneğin, sınırlı olduğunda. Gerçek zamanlı akış izleme de sorun giderme yardımcı olur; (örneğin, bir yapışmasına neden çıkışları birinde oluşturan) fakir bir çalışma Şekil 5b gibi, elde edilen akım profillerinden derhal açıktır. Esneklik ve acoustofluidic ayırma etkinliğini sunulan sistem mimarisi ile arıtılmış, NV ve GGV virüs stokları göstermek için mikroakışkan çip yoluyla hücre stokları çivili ve işleme ile ayrılmıştır. Şekil 7a, Raji hücreleri 97 gibi virüslerden iyi ayrılmış olduğunu göstermektedir çip çıkan Raji hücrelerin% &#39;si ve böylece DPT DENV bir zenginleştirilmiş örnek bırakarak LPO olduğu tespit edilmiştir. Buna karşılık, NV ayırma verimliliği DENV% 70 DPT bulunan çip çıkarken ile düşüktü. Bu separati sarım tarafından uyarılan küçük bir konvektif karıştırma atfedilebilirkanalda, ancak LPO içine Raji hücreleri ile birlikte göç bazı NV parçacıkların daha yatkın. Akıcılık arasında yanal göç Hücreler bile düşük Reynolds sayısı az, onlarla bazı sıvıyı sürükleyin. Bu mekanizma, aynı zamanda spesifik olmayan yüzey adsorpsiyonunun, viral partiküller LPO içine aktarın. Baştan sıralama tespit etmek ve virüsleri tanımlamak için kullanılır Bununla beraber, DPT DENV oldukça zenginleştirilmiş örneği, örneğin, önemli bir avantajdır. Şekil 7b, bir deney vadede, çip çıkan Boa hücrelerin sadece yaklaşık% 70 Raji hücreleri için yaklaşık% 100 ayırma verimliliği ile karşılaştırıldığında, LPO bulundu göstermektedir. Bu nedenle daha küçük bir akustik kuvvetlerinde ortaya çıkan, Raji hücreleri ile karşılaştırıldığında, iki hücre tipleri arasında ayrım performans farkı daha küçük bir ortalama boyutu ya da boa hücre düşük yoğunluğuna atfedilebilir. Bu varsayımları, Boa büyüklüğü, yoğunluğu ve morfolojisi onaylamak veya reddedeceksüspansiyon halindeki hücreler (normal olarak yapışık büyüdüğü) Boa hücrelerinin doğru bir ileri araştırmalar için bir çaba ölçülmelidir. Aynı deneylerde, benzer DENV ile deneyler, kurtarıldı GGV toplu viral fraksiyonun bir zenginleşme gösteren DPT çıktı. Sunulan veriler biyolojik örneklerin çeşitli işlemek için mühendislik geniş uygulanamaz platformların doğal zorlukları vurgulayın. Önemlisi, biyolojik etkileşimler, fiziksel ve mekanik etkilere gibi büyük bir rol oynamaya başlayabilirsiniz. Ancak, bu ön deneyler de güç ve klinik ve araştırma uygulamalarında örnek işleme için bu sistem mimarisini kullanan sözünü göstermektedir. Sağlam, iyi karakterize mühendislik sistemi olarak bu platform yeni bilimsel sorulara cevap aramaya yeteneği sağlar.

Örnek ayırma ve fraksiyonlara mikrosıvı teknolojiler için uygulamanın en umut verici alanlarından biridir. Böyle bir numune alma basamaklar etkili klinik teşhis, tedavi geliştirme, Biyodenetleme çabaları ve yaşam bilimleri araştırma ve teknolojinin ilerlemesi için ayrılmaz bir parçasıdır. Bir sayısız mikroakışkan ayırma stratejileri yanı sıra kimyasal ve biyolojik türler için sıvı askıya partikül ve kolloidler için ortaya konulmuştur; 9 - Birkaç yorum bu alanlarda 1 son ilerleme ve gelişmeler genel değerlendirme. (Bundan sonra &quot;Çekirdek Cihazlar&quot; olarak anılacaktır), bu mikroakışkan ayırma teknolojilerin çok yoğun, özelliği olmakla birlikte, çok az sayıda rapor bir sistem seviyesinde örneği ayırma problemi üzerinde durmuştur. Çekirdek Cihazları tipik bir deplasman veya basınç pompası tarafından teslim sıvıyla florpolimer boru arabirim bireysel santimetre ölçekli cips, vardır.Numune hacimlerindeki otomasyonu, güvenilirlik ve azalma artmış dahil - - Mikroakiskan vaadi varsa Ancak, en azından denk bir çaba Çekirdek Cihaz entegre edilmiş olan tam bir ayrılık sisteminin tasarımına adamış olmalıdır, gerçeklik olmaktır . Buna ek olarak, biodetection için mikroakışkan yaklaşımlar için büyük bir sorun mikro arayüzü makro. Bu ~ macroscale bileşenleri bir mikroakışkan cihazın fiziksel &quot;dünya-to-çip&quot; bağlantıları ve tipik klinik veya analitik numune hacimleri (~ 0.1-10 ml) ve mikroakışkan cips iç hacmi arasındaki uyumsuzluğu (değil sadece anlamına gelir 0,01-10 ul), aynı zamanda bu büyüklük ölçekleri köprü kaynaklanan istatistiksel örnekleme sınırlamaları. Bu konular örnek ön-işleme ve hazırlama biodetection &quot;zayıf halka&quot; olduğu algısının katkıda bulunur. 10 Bu çalışmada ta açıklanan platformuBu zorlukların ele yönünde kes önemli adımlar. Bir sistem düzeyinde görünümünü alarak, bu protokol ~ 10 dakika timescales üzerinde (0.15 ila 1.5 ml arasında değişen) hassas ölçülü analitik ölçekli hacimlerinin güvenilir işleme ayrıntıları. Bu &quot;tek tuşla&quot; operasyonu: fraksiyon koleksiyonu için örnek ve hedef şişeleri içeren kaynak flakon sistemi içine yerleştirilir kez &quot;run&quot; komutu işlemini başlatır ve tüm adımlar bilgisayar kontrollü vardır. Bir Uygulamanın sonunda, toplama şişeler ayrılan fraksiyonların alt analizi için sistemden çıkarılabilir. Bu sistemde Çekirdek Cihaz örnekten memeli hücre büyüklüğünde (5-20 mikron) partikülleri ayıklayan bir acoustophoresis çip. Acoustophoretic ayrılması o yüksek verimli olmasından dolayı burada seçilir, etiket içermeyen ve temassız, böylece canlı Viru ayıran avantajları sunan (ul / dk 100&#39;ler kadar)Birkaç diğer mikroakışkan teknikler maç hücrelerden ses. 13 ve bu protokolün odak değil, altında yatan kavramların kısa bir özetini mikroakışkan ayrılık uygulamayı anlamakta yardımcı olmak için aşağıda - akustik parçacığın fiziği yaygın, 11 tarif edilmiştir odaklama. Sıvı dolu Mikrokanallarda rezonansa Ultrason duran dalgalar alçak basınç düğümler doğru parçacıkları sürücü kuvvetlerin doğuran basınç alanları üretmek. Kuvveti büyüklüğü odaklama akustik ideal ölçekli hücre (~ 7-15 ayrılması için uygundur, parçacığın hacmine bağlıdır ve bu gibi, göreli yoğunluklar ve parçacığın sıkıştınlabilme türetilen akustik kontrast faktörü ve süspansiyon sıvısı. 14 Virüs boyutlu (~ 50-200 nm) parçacıklardan um). Daha büyük parçacıklar bir basınç düğüm doğru göç; Ancak, kuvvet büyüklüğü beri için çok küçükdaha küçük 2-3 mikron, bu küçük parçacıklar veya çözünmüş türlerin neredeyse hiç hareket parçacıklar. Akustik ayırma Bizim özel uygulama, daha önce tarif edildiği gibi, 15 kanalının alt bölümlere ayırmak için sıvı ince bir duvar içerir ve ayarlanabilir, odaklama pozisyonda asimetrik yerleşimi sağlar. Bu cihaz tasarımında esneklik katar ve performans avantajları da dahil artmış ayırma kalitesi ve hızı-olan tam başka nitelendirdi. 16,17 Ancak, bu çalışmada açıklanan sistem düzeyindeki tasarım yaklaşımı önemli bir avantajı mikroakışkan Çekirdek Cihazları büyük bir çeşitliliği adapte olmasıdır. Uygun düzenlemeler giriş / çıkış konfigürasyonu değişiklikleri hesaba yapılan, örneğin, atalet, akış alanı ayırma, deterministik yanal olarak yer değiştirmesine (DLD) ve elektrokinetik cihazın farklı türleri dahil olmak üzere diğer pek çok sürekli akış ayırma modu, hali hazırda, dahil edilebilir , akış hızları,ve numune hacimleri. Çeşitli on-chip alanlarının türleri (elektrik, manyetik) veya degradeler (termal, kimyasal) olan cihazlar bu platform barındırmaktadır çip ya da ek donanım entegrasyonu, ek bağlantı gerektirebilir. Bu protokol, mikroakışkan ayırma cihazı tasarımı ve gravür ve pasivasyon döngüleri alternatif derin ulaşmak için kullandığı birçok mikroimalat tesislerinde (derin reaktif iyon dağlama ulaşabilirsiniz Drie, plazma oyma işlemi silikon cam yongaları üretmek için gerekli adımları sağlar Dikey yan duvarları 18) ile özellik. Sonra, acoustofluidic cihazın karakterizasyonu ayrılması için optimum çalışma parametrelerini belirlemek için, ve nihayet detay tam entegre ayrıştırma sistemi ve biyolojik numunelerin işlenmesi için prosedürü açıklar. Tipik cihaz karakterizasyon sonuçları ve örnek işleme verileri daha sonra sunulmuş ve tartışılmıştır ve bu beğenme önemli avantajları vardırach modülerlik, sağlamlık, hassasiyet ve otomasyon dahil vurgulanır.

<table border="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td colspan="4">Materials required for Steps 1-3: Device Design, Fabrication and Assembly</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double Sided Polished Silicon Wafer</td>
			<td>Silicon Quest International, Inc. San Jose, CA, USA</td>
			<td>100 mm &#60;100&#62;&#160; prime wafer</td>
			<td>1-20 ohm-cm, 495 +/- 25&#181;m Double-side polished</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Wafer</td>
			<td>Bullen Ultrasonics, Eaton, OH, USA</td>
			<td>100mmx0.5mm Boro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist, AZ 1518</td>
			<td>MicroChemicals GmbH, Ulm, Germany</td>
			<td>AZ 1518</td>
			<td>Photoresist used to adhere wafer to blank wafer for DRIE etching</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist, AZ 4620</td>
			<td>MicroChemicals GmbH, Ulm, Germany</td>
			<td>AZ 4620</td>
			<td>Photoresist to define fluidic and via mask patterns</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DRIE plasma etcher</td>
			<td>STPS, Newport, NP, United Kingdom</td>
			<td>Multiplex Advance Oxide Etch (AOE) ICP system</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wafer Bonder</td>
			<td>Electronic Visions Group,&#160; St.Florian am Inn, Austria</td>
			<td>EVG 501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dicing saw</td>
			<td>Kulicke &#38; Soffa Industries, Singapore</td>
			<td>K&#38;S 982</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epoxy kit</td>
			<td>Epoxy Technology, Billerica, MA, USA</td>
			<td>EPO-TEK 301</td>
			<td>Epoxy used to couple piezo and microfluidic chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PZT piezoceramic&#160;</td>
			<td>Piezo Systems, Woburn, MA, USA</td>
			<td>PSI-5A4E</td>
			<td>37.5 &#215; 10 &#215; 0.5 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>28 AWG Kynar-insulated solid wire</td>
			<td>Squires Electronics, Cornelius, OR, USA</td>
			<td>UL1422</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-part silver epoxy&#160;</td>
			<td>MG Chemicals, Surrey, BC, Canada</td>
			<td>8331</td>
			<td>Conductive adhesive for attaching wire leads to PZT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-edit</td>
			<td>Tanner EDA, Monrovia, CA, USA</td>
			<td>Ledit v15.1 64-bit</td>
			<td>CAD software for mask layout</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">Materials required for Step 4: Characterizaiton of Acoustic Focusing Performance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual Pump</td>
			<td>Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA</td>
			<td>PHD ULTRA Series, 703007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5ml syringes</td>
			<td>Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA</td>
			<td>309646</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Luer to Threaded port adapter</td>
			<td>IDEX, Oak Harbor, WA, USA</td>
			<td>P-659</td>
			<td>Connects syringe to tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Union</td>
			<td>IDEX, Oak Harbor, WA, USA</td>
			<td>P-623</td>
			<td>Connects world to chip connections to fluoropolymer tubing.&#160; Can also use webbed&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrule 1/4-28 flat bottom</td>
			<td>IDEX, Oak Harbor, WA, USA</td>
			<td>P-200</td>
			<td>Used with nut to make connections between tubing and syringe, flow sensors and world to chip hardware</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nut&#160; 1/4-28 flat bottom</td>
			<td>IDEX, Oak Harbor, WA, USA</td>
			<td>P-202</td>
			<td>Used with ferrule to make connections between tubing and syringe, flow sesnsors and world to chip hardware</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/16&#34; OD Fluoropolymer tubing</td>
			<td>IDEX, Oak Harbor, WA, USA</td>
			<td>1912L</td>
			<td>Tubing to connect syringe pumps to world to chip connections.&#160; Tubing size is not critical during claibration steps (.01-.03&#34; ID typically used, other suitable part numbers: 1907L, 1902L).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small ID fluoropolymer tubing</td>
			<td>IDEX, Oak Harbor, WA, USA</td>
			<td>1476-20</td>
			<td>Used for Flow restrictors: 0.006&#34; ID, 1/16&#34; OD FEP&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEEK tubing</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Connects from chip to fluoropolymer tubing.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cooling fan</td>
			<td>Multicomp, Leeds, England</td>
			<td>MC19663</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Function Generator</td>
			<td>Agilent, Santa Clara, CA, USA</td>
			<td>33220A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF amplifier</td>
			<td>ENI, Rochester, NY</td>
			<td>325 LA</td>
			<td>Must be able to amplify signals from &#60;1V&#160; in the range of 1-2MHz to 25 Vpp to the piezo.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CCD Camera</td>
			<td>Photometrics, Tucscon, AZ, USA</td>
			<td>CoolSnap HQ</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inverted Microscope</td>
			<td>Zeiss, Oberkochen, Germany</td>
			<td>Axiovert S100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC filter set</td>
			<td>Chroma Tech, VT, USA</td>
			<td>SP101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective, 10x</td>
			<td>Zeiss, Oberkochen, Germany</td>
			<td>ACHROPLAN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tektronix, Beaverton, OR, USA</td>
			<td>TDS3014B</td>
			<td>To monitor voltage output by RF amplifier</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MatLab</td>
			<td>Mathworks, Natick, MA, USA</td>
			<td>R2014a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Driver interface software to integrate Photometrics camera with LabVIEW</td>
			<td>R Cubed Software, Lawrenceville, NJ, USA</td>
			<td>SITK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tween 20</td>
			<td>Sigma Aldrich, St. Lousi, MO, USA</td>
			<td>P9416</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dragon Green Fluorescent 5.76 or 7.32 &#181;m Beads</td>
			<td>Bangs Laboratory, IN, USA</td>
			<td>FS06F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">Additional materials required for Step 5: Automated Separation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multiport valves</td>
			<td>VICI, Houston, TX, USA</td>
			<td>C25Z-3180EUHA</td>
			<td>In the current configuration 4 valves are needed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow Sensors</td>
			<td>Sensirion, Westlake Village, CA, USA</td>
			<td>SLI-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoropolymer tubing, .01 and .03&#34; ID</td>
			<td>IDEX, Oak Harbor, WA, USA</td>
			<td>1902L and 1912L</td>
			<td>High purity PFA preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nut&#160;</td>
			<td>VICI, Houston, TX, USA</td>
			<td>ZN1PK-10</td>
			<td>Used with ferrule to make connections between tubing and valves.&#160; Alternative part numbers: MZN1PK-10, LZN1PK-10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrule</td>
			<td>VICI, Houston, TX, USA</td>
			<td>ZGF1PK-10</td>
			<td>Used with nut to make connections between tubing and valves.&#160;&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LabVIEW</td>
			<td>National Instruments, Austin, TX, USA</td>
			<td>LabVIEW Professional Development system</td>
			<td>Laboratory Automation Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>Teknova, Hollister, CA, USA</td>
			<td>P0200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raji Cells</td>
			<td>ATTC, Manassas, VA, USA</td>
			<td>CCL86</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boa Cells</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Kindly provided by the DeRisi Laboratory at UCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GGV</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Kindly provided by the DeRisi Laboratory at UCSF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DENV</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Kindly provided by Jose Pena at LLNL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coulter Counter Z2</td>
			<td>Beckman Coulter, Brea, CA, USA</td>
			<td>Z2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hemacytometer</td>
			<td>Fisher Scientific, Waltman, MA, USA</td>
			<td>0267151B</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a microfluidic platform for precision small-volume sample processing and its use to size separate biological particles with an acoustic microdevice

Mikroakışkan cihazların en büyük avantajı, böylece reaktif atık azaltılması ve değerli örneği koruyarak, küçük bir örnek hacimleri işlemek için yeteneğidir. Bununla birlikte, dayanıklı örnek düzenlemesi elde etmek için bu makro ölçekli bir ortamda cihaz entegre gidermek için gereklidir. Mikroakışkan cihazlar ile tekrarlanabilir, hassas partikül ayrımı gerçekleştirmek için, bu protokol mikroakışkan cihazlar kullanarak 0,15-1,5 ml numune hassas işlenmesini sağlayan tam otomatik ve entegre bir platform mikroakışkan sunar. Bu sistemin önemli yönleri kapalı döngü örnek toplama, sistem temizliği ve tekrarlanabilir şekilde çalışmasını sağlamak için gerekli adımları emişli gerçekleştirir modüler cihaz düzeni ve bağlantıları çip, güvenilir ve esnek dünyada sonuçlanan sağlam fikstür ve tam otomasyonlu sıvı taşıma içerir. Farklı mikroakışkan cihazları bu mimari ile birbirlerinin yerine kullanılabilir. Burada bir acoustofluidic cihazı dahil, detay onun characteriztirme, performans optimizasyonu ve biyolojik numunelerin boyut ayrılması için kullanımını göstermektedir. Ayırma deneyler sırasında gerçek zamanlı geri bildirim kullanarak, numune toplama korumak ve örnek konsantre optimize edilmiştir. Ekipmanın çoklu parçalar entegrasyonu gerektiren rağmen, bu mimarinin avantajları hiçbir ek sistem optimizasyonu, cihaz değiştirme kolaylığı ve hassas, sağlam numune işleme ile bilinmeyen örnekleri işlemek için yeteneği vardır.

Akustik-mikroakışkan cihaz tasarımının temel özellikleri Şekil 1&#39;de belirtilen ve başka bir yerde tam tarif edilmiştir. 15 Kısaca, iki sıvı akımının, akış yan yana bir ayrıştırma kanalına olarak, ince bir silikon duvarla paralel bir by-pass kanalı ayrılır. Primer ışın kuvveti büyüklüğü parçacık hacmi ile terazi yana küçük parçacıkların orijinal akışı (Şekil 1B, C) ​​devam ederken, büyük partiküller, bitişik geri sıvı akımı bulunan akustik basınç düğüm doğru karma örnek girdi akımından göç ederler. Bölünmüş iki kanallı mimarisi parçacık ayrımı 17 artırır ve farklı baypas kanalı sıvıları kullanılarak düğüm pozisyonu ayarlanmasını sağlar. Dünya bağlantılarını çip için 16 akışkan breadboard ve demirbaşlar sağlam bir platform sağlar ve modüler tasarımı akışkan cips arasında hızlı değişen sağlar (Şekil 2). Bu cKULLANICI TARAFINDAN YAPILANDIRILABİLİR benzer şekilde kapatan 1000 psi&#39;ye kadar, hızlı ve güvenilir bir (Şekil 2B, E) yapılacak, geri dönüşümlü akışkan bağlantılarını sağlar. Bir çip rezonans frekansı f res basit 1D analitik hesaplamalar kullanılarak tahmin edilebilir (1.1.1 Adım bakınız). Bizim cihaz kesitinin, 16 daha tam 2B sonlu elemanlar modelinden 2 düğümlü rezonans beklenen odaklama pozisyon duvardan 225 mikron olan ve beklenen frekans 1.68 MHz olduğunu. Ancak, gerçek cihazların f res çalışma sıcaklığı ve uzunlamasına ve yanal rezonansların bağlantı bağlı ± 100 kHz göre değişebilir. Protokol Aşama 4&#39;te tarif edildiği gibi Dolayısıyla bu cihaz, montajdan sonra, f res ampirik, ilgili akış hızlarına ve piezo tahrik gerilimlerinde doğrulanması gerekir. Şekil 3, 200 ul / dak alındığı temsili frekans taramaları<html> Ana ve baypas kanalları su ve 20 V pp ile birlikte piezo verilen. Piezo ve mikroakışkan cihaz arasındaki bağlanması iyi olduğu zaman, parçacıkların beklenen odaklama konumuna (Şekil 3A) floresan yoğunluğu ve göç açık bir tepe ile sonuçlanan, rezonans frekansında sıkı odaklanacaktır. Düşük birleştirme olduğunda tersine, Partiküller odak olmaz ve frekans tarama sonuçları 3B Şekil benzer olacaktır. Bu tür cihazlarda, piezo dönüştürücü bir tersinir yapışkan kullanılmış ise, yeniden monte edilmesi gerekebilir; odaklama, yüksek kaliteli veya hızlı akış gerekli uygulama için kritik, aksi takdirde, bu cihaz için uygun değildir. Şekil 3&#39;te veriler daha sonraki deneyler için çalışma frekansı seçimi ve gerilim bilgilendirmek ve verimli parçacıklar ayrılması için mevcut oran aralığını akış. Dosyaları / ftp_upload / 53051 / 53051fig5.jpg &quot;/&gt; Şekil 5. Örnek İşleme Otomatik. Numune bobin yüklenen numunenin (A) şematik. (B), başarılı bir ayırma deneyi Örnek akış profili. (C) DPT çıkış yaklaşık 220 sn tıkanmış sırasında çalışacak bir ayrılık profili akış. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53051/53051fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Etkili ayırıcılar olan fiş belirlendikten sonra, bunlar Şekil 4&#39;te gösterilen sisteme dahil edilmiştir. Toplam sistem süpürme hacmi ana akış yolu boyunca 0,01 &quot;iç çapı ile borunun kullanılarak en aza düşürülmektedir (mavi çizgi). Şekil 5A, makyaj görüntülemektedir sistem üzerinden infüzyon tipik bir örnek fiş. &quot;Öncü tamponu&quot; (~ 35 ul) bir miktar přece için gereklidirde örnek ayırma çip sayesinde hareket ederken akış dalgalanmaları ortadan kaldırmak için akışında örnek. Şekil 5B başarılı otomatik akustik ayırma deney kaynaklanan akış verileri gösterir. Başarılı bir çalışma temel özellikleri şunlardır: LPO ve DPT hem debi (1) geçici bir artış basınç oluşturur ve sıvının sistemi üzerinden akmaya başlar, (2) bir hava kabarcığı geçişini gösteren bir keskin başak ( ilave nedeniyle iki çıkıştan eşitsiz akışına LPO önce DPT ulaşması gereken tek kabarcık), genişletilmiş bir profilini gösterir, sistem üzerinden örnek hamle olarak iki hava kabarcıkları arasında her iki çıkışları aracılığıyla (3) stabil akım, ve (4) tam bir numune hacmi sonrasında çıkış akış oranında bir aşamalı bir düşüş sistemine iletilir. Problemli çalışır o DPT yaklaşık 220 saniye sonra tıkanır anlaşılmaktadır 5C, Şekil benzer akış profilleri hemen belirgindir. Thi içinde<html> s durumda, Aşama 5.3 &#39;de tarif edilene benzer bir temizleme prosedürü, kanal unclog çalıştırılmalıdır. <img alt="Şekil 6," src="/files/ftp_upload/53051/53051fig6.jpg" /> Şekil 6. Cihaz Ayarlanabilirliğin: Tane Boyutu ve Gerilim Etkileri. LPO çıkarılan polistiren mikroküreler Yüzde piezo seramiği verilen parçacık boyutu ve gerilimine bağlıdır. Her bir çizgi bir aygıt aracılığıyla Adım 4. Toplam akış hızı tarif edildiği gibi belirlenen rezonans frekansı farklı bir çalışma gerilimi, karşılık gelen 200 ul / dakika, 1.62 ve 1.64 MHz arasında uygulanan tahrik frekansları. Hata çubukları en az üç ayrı deneyde standart sapmasını temsil eder. Çoğaltılabilir ve http://pubs.rsc.org / tr / İçerik / ArticleLanding / 2014 / AN / c4an00034j Kimya Royal Society izniyle güncellenmiştir.target = &quot;_ blank&quot;&gt; bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız. Şekil 6, çeşitli polistiren partikül boyutlarını ve verimli ayrılması için gerekli çalışma parametrelerini gösteren Piezo sürüş voltajlar kullanılarak ayırma sonuçlarını derledi. Beklendiği gibi, genel olarak, daha yüksek gerilimler (yani, daha yüksek akustik güçler), daha küçük parçacıklar elde etmek için gereklidir. Sürücü gerilimleri süresiz nedeniyle yüksek ısı dağılımı ve akustik akışı artan etkileri, ancak artan edilemez. 13 arsa belirli bir sürücü geriliminde önemli ölçüde farklı iyileşme (örneğin, 10- gösteren partikül ayırma-partikül büyüklükleri için genel bir kılavuz olarak hizmet vermektedir ve 8.8 V pp 2 mikron partiküller) iyi ayıracak. Genel olarak, bu virüsler (~ 100 nm) ve hücreleri (~ 10 mm) fark hücreleri mümkün olduğunca hızlı bir şekilde ve etkili bir şekilde ayrılabilir olan büyük bir fark ile partikül popülasyonları,erent boyutları (örneğin, 6-8 mikron diskoid eritrosit ve 8-15 mikron lökositler). Diğer hücre türleri çalışmak için gerekli olan belirli koşullar hücre şekli, yoğunluğu ve sıkıştırılabilirlik gibi hücre boyutuna ek olarak, akustik bir kontrast etkiler, ampirik olarak tespit edilmelidir. Bu amaçla, Adım 4 prosedürler Herhangi bir yeni hücre veya parçacık türü için kullanılabilir ayırma koşullarını belirlemek için faydalı değil, sadece belirli bir acoustophoresis cihazının kalitesinin değerlendirilmesi için bulunmaktadır. <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/53051/53051fig7.jpg" /> Hücre-Virus Spiked Numuneler Şekil 7. Ayırma verim. Altın Kapı Virüsü (GGV) ile tutturuldu Dengue virüsü (NV) ve (B) Raji hücreleri Boa böbrek hücreleri ile çivili (A) Raji hücreleri ayrılma sonuçları. Toplanan Yüzdeler, belirli bir çıkan virüs ya da hücreler fraksiyonu olarak tanımlandığı gibidirçip çıkan toplam miktara göre çıkış. (B) örnekleri sadece nedeniyle, mevcut düşük miktarlarda bir kez işlendi ise için hata çubukları (A), 3 deneme standart sapmadır. 1x PBS Tüm deneyler için bypass kanalındaki su ile, örnek tamponu ve geri sıvısı olarak kullanılmıştır. Chip çalışma frekansları 16 ve 20 V pp arası sürücü gerilimleri, 1.60 ve 1.64 MHz arasında değişmektedir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53051/53051fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> İnsan Raji hücrelerini (10 5 hücre / ml, ortalama çapı 8-10 mikron 25) dang virüsü (DENV, 10 ile çivili: Biyolojik partikül ayrılması için bu platformun programı göstermek için, öncelikle iyi karakterize biyolojik örnekleri işlemek için kullanılan 5 pfu / ml, yaklaşık çapı 50 nm 26). Şekil 7A (çip toplanan her parçacığın toplam miktarı ile kıyaslandığında, her çıkışında toplanan her bir parçacık türü fraksiyonu olarak tanımlanır) DPT ve LPO hem de toplanan Raji hücreleri ve DENV yüzdesini gösterir. Deney üç kez tekrarlanmıştır ve NV, bir ters transkripsiyon kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu (RT-qPCR) kullanılarak değerlendirilmiştir ise Raji hücreleri, bir Coulter sayacı kullanılarak sayıldı. Daha sonra, sistem performansı parçacıkların tam olarak fiziksel özellikleri bilinmeyen olabilecek olan klinik numuneler, işleme için daha gerçekçi bir senaryo içinde test edilmiştir ve mevcut örnek miktarları daha düşüktür. Burada, biz henüz ölçülen olmamıştır yakın zamanda tanımlanmış golden gate virüsü (GGV), bir yılan patojen bulaşmasını boğa yılanı böbrek hücreleri. 27 GGV virüs parçacığın boyutu ayrılması değerlendirildi, ancak GGV Arenaviridae ailesine ait olduğundan, bu Bir olası olduğuBenzer büyüklük, 100 nm ile 150. 28 Biz GGV ile örnekler işlenmiş Raji insan hücrelerinden (değil virüs için bir enfeksiyon hedef) ve boa böbrek hücreleri (GGV için enfeksiyon hedefinin, yaklaşık büyüklüğü 10 içine (10 4 pfu / ml) çivili 10 4 hücre / ml her iki hücre tipleri ile um 27). Bu örnekler, düşük miktarlarda kullanılabilir olarak, tek bir deneysel çalışma ayrılma sonuçları Şekil 7B, Raji hücreleri, Boa hücrelerinin yüzdesini göstermektedir. Bu çalışmada rapor edilen ve GGV DPT ve LPO toplanır. Hücreler bir hemasitometre üzerinde sayılarak bu deneylerde ölçülmüştür ve virüsler RT-qPCR ölçüldü.

Watch this Scientific Journal Video about A Microfluidic Platform for Precision Small-volume Sample Processing and Its Use to Size Separate Biological Particles with an Acoustic Microdevice at JoVE.co

A Microfluidic Platform for Precision Small-volume Sample Processing and Its Use to Size Separate Biological Particles with an Acoustic Microdevice

This protocol describes a system architecture for performing automated small volume (0.15&#8211;1.5 ml) particle separations using a microfluidic device, and discusses methods to optimize acoustofluidic device performance and operation.

Bir mikroakışkan Hassas Küçük hacimli Numune İşleme Platformu ve Akustik mikrocihazda Ayrı Biyolojik Parçacıklar Boyutu Kullanımı

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. ...

a-microfluidic-platform-for-precision-small-volume-sample-processing

Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.6K Görüntüleme.  Lawrence Livermore National Laboratory. This protocol describes a system architecture for performing automated small volume (0.15–1.5 ml) particle separations using a microfluidic device, and discusses methods to optimize acoustofluidic device performance and operation.

Video: A Microfluidic Platform for Precision Small-volume Sample Processing and Its Use to Size Separate Biological Particles with an Acoustic Microdevice

A Microfluidic-based Hydrodynamic Trap for Single Particles

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science. Methods for particle trapping based on optical, magnetic, electrokinetic, and acoustic techniques have led to major advancements in physics and biology ranging from the molecular to cellular level. In this article, we introduce a new microfluidic-based technique for particle trapping and manipulation based solely on hydrodynamic fluid flow. Using this method, we demonstrate trapping of micro- and nano-scale particles in aqueous solutions for long time scales. The hydrodynamic trap consists of an integrated microfluidic device with a cross-slot channel geometry where two opposing laminar streams converge, thereby generating a planar extensional flow with a fluid stagnation point (zero-velocity point). In this device, particles are confined at the trap center by active control of the flow field to maintain particle position at the fluid stagnation point. In this manner, particles are effectively trapped in free solution using a feedback control algorithm implemented with a custom-built LabVIEW code. The control algorithm consists of image acquisition for a particle in the microfluidic device, followed by particle tracking, determination of particle centroid position, and active adjustment of fluid flow by regulating the pressure applied to an on-chip pneumatic valve using a pressure regulator. In this way, the on-chip dynamic metering valve functions to regulate the relative flow rates in the outlet channels, thereby enabling fine-scale control of stagnation point position and particle trapping. The microfluidic-based hydrodynamic trap exhibits several advantages as a method for particle trapping. Hydrodynamic trapping is possible for any arbitrary particle without specific requirements on the physical or chemical properties of the trapped object. In addition, hydrodynamic trapping enables confinement of a "single" target object in concentrated or crowded particle suspensions, which is difficult using alternative force field-based trapping methods. The hydrodynamic trap is user-friendly, straightforward to implement and may be added to existing microfluidic devices to facilitate trapping and long-time analysis of particles. Overall, the hydrodynamic trap is a new platform for confinement, micromanipulation, and observation of particles without surface immobilization and eliminates the need for potentially perturbative optical, magnetic, and electric fields in the free-solution trapping of small particles.

In this article, we present a microfluidic-based method for particle confinement based on hydrodynamic flow. We demonstrate stable particle trapping at a fluid stagnation point using a feedback control mechanism, thereby enabling confinement and micromanipulation of arbitrary particles in an integrated microdevice.

Tek Parçacıklar için mikroakışkan tabanlı Hidrodinamik Tuzak

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science.  Methods for ...

Biyomühendislik

Microfluidic Fabrication of Polymeric and Biohybrid Fibers with Predesigned Size and Shape

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and used to dictate the shape as well as the diameter of a core stream.&#160;Grooves in the top and bottom of a microfluidic channel were designed to direct the sheath fluid and shape the core fluid.&#160;By matching the viscosity and hydrophilicity of the sheath and core fluids, the interfacial effects are minimized and complex fluid shapes can be formed.&#160;Controlling the relative flow rates of the sheath and core fluids determines the cross-sectional area of the core fluid.&#160;Fibers have been produced with sizes ranging from 300 nm to ~1 mm, and fiber cross-sections can be round, flat, square, or complex as in the case with double anchor fibers. Polymerization of the core fluid downstream from the shaping region solidifies the fibers.&#160;Photoinitiated click chemistries are well suited for rapid polymerization of the core fluid by irradiation with ultraviolet light.&#160;Fibers with a wide variety of shapes have been produced from a list of polymers including liquid crystals, poly(methylmethacrylate), thiol-ene and thiol-yne resins, polyethylene glycol, and hydrogel derivatives. Minimal shear during the shaping process and mild polymerization conditions also makes the fabrication process well suited for encapsulation of cells and other biological components.

Two adjacent fluids passing through a grooved microfluidic channel can be directed to form a sheath around a prepolymer core; thereby&#160;determining both shape and cross-section. Photoinitiated polymerization, such as thiol click chemistry, is well suited for rapidly solidifying the core fluid into a microfiber with predetermined size and shape.

Önceden Tasarlanmış Boyut ve Şekle Sahip Polimerik ve Biyohidred Elyafların Mikroakışkan İmalatı

A &#8220;sheath&#8221; fluid passing through a microfluidic channel at low Reynolds number can be directed around another &#8220;core&#8221; stream and ...

Cell Squeezing as a Robust, Microfluidic Intracellular Delivery Platform

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This technology has shown potential in addressing previously challenging applications; including, delivery to primary immune cells, cell reprogramming, carbon nanotube, and quantum dot delivery. This vector-free microfluidic platform relies on mechanical disruption of the cell membrane to facilitate cytosolic delivery of the target material. Herein, we describe the detailed method of use for these microfluidic devices including, device assembly, cell preparation, and system operation. This delivery approach requires a brief optimization of device type and operating conditions for previously unreported applications. The provided instructions are generalizable to most cell types and delivery materials as this system does not require specialized buffers or chemical modification/conjugation steps. This work also provides recommendations on how to improve device performance and trouble-shoot potential issues related to clogging, low delivery efficiencies, and cell viability.

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This protocol provides detailed steps on how to use the system for a broad range of applications.

Sağlam, mikroakışkan Hücre içi Delivery Platform olarak hücre Sıkma

Rapid mechanical deformation of cells has emerged as a promising, vector-free method for intracellular delivery of macromolecules and nanomaterials. This ...

A Microfluidic Chip for ICPMS Sample Introduction

This protocol discusses the fabrication and usage of a disposable low cost microfluidic chip as sample introduction system for inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS). The chip produces monodisperse aqueous sample droplets in perfluorohexane (PFH). Size and frequency of the aqueous droplets can be varied in the range of 40 to 60 &#181;m and from 90 to 7,000&#160;Hz, respectively. The droplets are ejected from the chip with a second flow of PFH and remain intact during the ejection. A custom-built desolvation system removes the PFH and transports the droplets into the ICPMS. Here, very stable signals with a narrow intensity distribution can be measured, showing the monodispersity of the droplets. We show that the introduction system can be used to quantitatively determine iron in single bovine red blood cells. In the future, the capabilities of the introduction device can easily be extended by the integration of additional microfluidic modules.

We present a discrete droplet sample introduction system for inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS). It is based on a cheap and disposable microfluidic chip that generates highly monodisperse droplets in a size range of 40&#8722;60 &#181;m at frequencies from 90 to 7,000 Hz.

ICPMS Numune Giriş için mikroakışkan Chip

This protocol discusses the fabrication and usage of a disposable low cost microfluidic chip as sample introduction system for inductively coupled plasma ...

Fast Enzymatic Processing of Proteins for MS Detection with a Flow-through Microreactor

The vast majority of mass spectrometry (MS)-based protein analysis methods involve an enzymatic digestion step prior to detection, typically with trypsin. This step is necessary for the generation of small molecular weight peptides, generally with MW &#60; 3,000-4,000 Da, that fall within the effective scan range of mass spectrometry instrumentation. Conventional protocols involve O/N enzymatic digestion at 37 &#186;C. Recent advances have led to the development of a variety of strategies, typically involving the use of a microreactor with immobilized enzymes or of a range of complementary physical processes that reduce the time necessary for proteolytic digestion to a few minutes (e.g., microwave or high-pressure). In this work, we describe a simple and cost-effective approach that can be implemented in any laboratory for achieving fast enzymatic digestion of a protein. The protein (or protein mixture) is adsorbed on C18-bonded reversed-phase high performance liquid chromatography (HPLC) silica particles preloaded in a capillary column, and trypsin in aqueous buffer is infused over the particles for a short period of time. To enable on-line MS detection, the tryptic peptides are eluted with a solvent system with increased organic content directly in the MS ion source. This approach avoids the use of high-priced immobilized enzyme particles and does not necessitate any aid for completing the process. Protein digestion and complete sample analysis can be accomplished in less than ~3 min and ~30 min, respectively.

A quick protocol for proteolytic digestion with an in-house built flow-through tryptic microreactor coupled to an electrospray ionization (ESI) mass spectrometer is presented. The fabrication of the microreactor, the experimental setup and the data acquisition process are described.

Bir akış oranı mikroreaktör MS Algılama Proteinlerin hızlı enzimatik işlenmesi

The vast majority of mass spectrometry (MS)-based protein analysis methods involve an enzymatic digestion step prior to detection, typically with trypsin. ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet high-throughput, method to perform single-cell culture experiments. Here, we report a microfluidic chip-based strategy for high-efficiency single-cell isolation (~77%) and demonstrate its capability of performing long-term single-cell culture (up to 7 d) and cellular heterogeneity analysis using clonogenic assay. These applications were demonstrated with KT98 mouse neural stem cells, and A549 and MDA-MB-435 human cancer cells. High single-cell isolation efficiency and long-term culture capability are achieved by using different sizes of microwells on the top and bottom of the microfluidic channel. The small microwell array is designed for precisely isolating single-cells, and the large microwell array is used for single-cell clonal culture in the microfluidic chip. This microfluidic platform constitutes an attractive approach for single-cell culture applications, due to its flexibility of adjustable cell culture spaces for different culture strategies, without decreasing isolation efficiency.

Here, we present a protocol for isolating and culturing single cells with a microfluidic platform, which utilizes a new microwell design concept to allow for high-efficiency single cell isolation and long-term clonal culture.

Yüksek verim Tek hücreli İzolasyonu ve Kültür mikroakışkan Platformu

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to spatially fractionate the sample based on a biological property of interest. For the resultant spatial distribution to be used as the assay readout, microfluidic devices are often subjected to microscopic analysis requiring complex instrumentation with higher cost and reduced portability. To address this limitation, we have developed an integrated electronic sensing technology for multiplexed detection of particles at different locations on a microfluidic chip. Our technology, called Microfluidic CODES, combines Resistive Pulse Sensing with Code Division Multiple Access to compress 2D spatial information into a 1D electrical signal. In this paper, we present a practical demonstration of the Microfluidic CODES technology to detect and size cultured cancer cells distributed over multiple microfluidic channels. As validated by the high-speed microscopy, our technology can accurately analyze dense cell populations all electronically without the need for an external instrument. As such, the Microfluidic CODES can potentially enable low-cost integrated lab-on-a-chip devices that are well suited for the point-of-care testing of biological samples.

We demonstrate a microfluidic platform with an integrated surface electrode network that combines resistive pulse sensing (RPS) with code division multiple access (CDMA), to multiplex detection and sizing of particles in multiple microfluidic channels.

Parçacıkların Mekansal Takip için Çoklanmış Elektronik Algılama ile mikroakışkan Platformu

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...

Imaging the Root Hair Morphology of Arabidopsis Seedlings in a Two-layer Microfluidic Platform

Root hairs increase root surface area for better water uptake and nutrient absorption by the plant. Because they are small in size and often obscured by their natural environment, root hair morphology and function are difficult to study and often excluded from plant research. In recent years, microfluidic platforms have offered a way to visualize root systems at high resolution without disturbing the roots during transfer to an imaging system. The microfluidic platform presented here builds on previous plant-on-a-chip research by incorporating a two-layer device to confine the Arabidopsis thaliana main root to the same optical plane as the root hairs. This design enables the quantification of root hairs on a cellular and organelle level and also prevents z-axis drifting during the addition of experimental treatments. We describe how to store the devices in a contained and hydrated environment, without the need for fluidic pumps, while maintaining a gnotobiotic environment for the seedling. After the optical imaging experiment, the device may be disassembled and used as a substrate for atomic force or scanning electron microscopy while keeping fine root structures intact.

Imaging the Root Hair Morphology of Arabidopsis Seedlings in a Two-layer Microfluidic Platform

This article demonstrates how to culture Arabidopsis thaliana seedlings in a two-layer microfluidic platform that confines the main root and root hairs to a single optical plane. This platform can be used for real-time optical imaging of fine root morphology as well as for high-resolution imaging by other means.

Kök saç Morfoloji Arabidopsis fidan bir iki katlı mikrosıvısal platformda görüntüleme

Root hairs increase root surface area for better water uptake and nutrient absorption by the plant. Because they are small in size and often obscured by ...

A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

In the last decade, microfluidic techniques have been applied to study small animals, including the nematode Caenorhabditis elegans, and have proved useful as a convenient live imaging platform providing capabilities for precise control of experimental conditions in real time. In this article, we demonstrate live imaging of individual worms employing WormSpa, a previously-published custom microfluidic device. In the device, multiple worms are individually confined to separate chambers, allowing multiplexed longitudinal surveillance of various biological processes. To illustrate the capability, we performed proof-of-principle experiments in which worms were infected in the device with pathogenic bacteria, and the dynamics of expression of immune response genes and egg laying were monitored continuously in individual animals. The simple design and operation of this device make it suitable for users with no previous experience with microfluidic-based experiments. We propose that this approach will be useful for many researchers interested in longitudinal observations of biological processes under well-defined conditions.

A Microfluidic Platform for Longitudinal Imaging in Caenorhabditis elegans

In this article, we demonstrate live imaging of individual worms employing a custom microfluidic device. In the device, multiple worms are individually confined to separate chambers, allowing multiplexed longitudinal surveillance of various biological processes.

Boyuna Imaging'de Caenorhabditis elegans için bir mikrosıvısal Platform

In the last decade, microfluidic techniques have been applied to study small animals, including the nematode Caenorhabditis elegans, and have proved ...

An Ultrahigh-throughput Microfluidic Platform for Single-cell Genome Sequencing

Sequencing technologies have undergone a paradigm shift from bulk to single-cell resolution in response to an evolving understanding of the role of cellular heterogeneity in biological systems. However, single-cell sequencing of large populations has been hampered by limitations in processing genomes for sequencing. In this paper, we describe a method for single-cell genome sequencing (SiC-seq) which uses droplet microfluidics to isolate, amplify, and barcode the genomes of single cells. Cell encapsulation in microgels allows the compartmentalized purification and tagmentation of DNA, while a microfluidic merger efficiently pairs each genome with a unique single-cell oligonucleotide barcode, allowing &gt;50,000 single cells to be sequenced per run. The sequencing data is demultiplexed by barcode, generating groups of reads originating from single cells. As a high-throughput and low-bias method of single-cell sequencing, SiC-seq will enable a broader range of genomic studies targeted at diverse cell populations.

Single-cell sequencing reveals genotypic heterogeneity in biological systems, but current technologies lack the throughput necessary for the deep profiling of community composition and function. Here, we describe a microfluidic workflow for sequencing &gt;50,000 single-cell genomes from diverse cell populations.

Tek hücreli genom sıralama için bir üretilen iş Ultrahigh mikrosıvısal Platform

Sequencing technologies have undergone a paradigm shift from bulk to single-cell resolution in response to an evolving understanding of the role of ...