Name: separating beads and cells in multi-channel microfluidic devices using dielectrophoresis and laminar flow
Uploaded: 2011-02-04T18:15:00
Duration: 9 min 45 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow at JoVE.com

Vi uttrycker uppskattning till Woo-Jin Chang för att tillhandahålla trifurcating kanaler för DEP aktivering och Mitchell Collens för hans hjälp med installation av utrustningen. Arbetet har stötts av USA NSF genom Grant OISE-0951647 och Taiwan NSC genom Grant 99-2911-1-002-007.

En allmän bild av installation av utrustningen visas i Figur 1A. PCB-prov montering är närmare i en tvärsnittsstudie schematisk i figur 1B. 1. Förbereda PCB Elektroder: <ol><li> Design PCB elektroder till önskad geometri för att skapa ett enhetligt elektriskt fält. Anpassade PCB elektrod marker kan beställas genom kommersiell tillverkning anläggningar (Figur 1C). </li><li> Förbered prefabricerade PCB elektroder genom lödning 16-gauge tråd för att i slutet av varje tryckt metall elektrod (figur 1D). <ol><li> Lägg kabeln på slutet av elektroden. Håll kabeln på plats på metall område av PCB med det varma lödkolv för att värma upp tråden. </li><li> Mata en liten mängd lod i den uppvärmda tråden att fylla tråden med lod. </li><li> När kabeln är fyllt med lod, ta bort lödkolv, hålla tråden på plats medan lodet svalnar. </li></ol></li><li> Upprepa lödning processen för varje elanslutning på kretskortet (figur 1D). </li></ol> 2. Förbered mikroflödessystem kanaler: <ol><li> Polydimetylsiloxan (PDMS)-baserade mikroflödessystem kanaler upprättats enligt PDMS elastomer, Sylgard 184 från Dow Corning. En mästare mögel som definierar de kanaler som skapas vanligtvis genom standardiserade mikrofabrikation processer med hjälp av en kiselskiva och SU-8 fotoresist. </li><li> Blanda bas förening med härdare vid en 10:01 förhållandet i 5 minuter. </li><li> Häll vätskan PDMS på prefabricerade SU-8 mästare mögel och ta bort luftbubblor genom att exponera flytande PDMS att dammsuga ett par minuter. Upprepa vakuum process om det behövs för att helt ta bort alla bubblor. </li><li> Bota PDMS vid 70 ° C i 2 timmar. </li><li> Ta bort PDMS platta med mikroflödessystem kanaler från skivan med ett rakblad, noga med att inte bryta wafer. </li><li> Slå hål för att införa vätskor och celler i mikroflödessystem enhet. (Anm: Spruta pumpning, gravitation eller yt-spänning baserat flöde kan alla användas med DEP.) </li><li> Inspektera mikroflödessystem enheten för att säkerställa att den är fri från damm och smuts. Rengöring av PDMS kan lätt uppnås med hjälp av 3M Scotch Magic Tape. </li><li> Plasma binda PDMS mikroflödessystem kanaler till en ren No.0 tjocklek (80-130 mikrometer) täckglas. Värm täckglas-mikroflödessystem montering vid 100 ° C i minst 15 min. </li></ol> 3. Förbered låg ledningsförmåga Media: <ol><li> Låg ledningsförmåga medier bereds genom att blanda 8,5% sackaros + 0,3% glukos (w / v) i avjoniserat (DI) vatten. 1 Notera:. Vi har tidigare visat att celler kan odlas i dagar i konventionell media cellkultur efter att ha utsatts för låga ledningsförmåga under korta perioder (ca 30 min) 11 </li></ol> 4. Montera Mikroflödessystem Kanaler Onto PCB Elektroder: <ol><li> Placera en liten mängd (ca 10 mikroliter) av mineralolja på kretskortet för att säkerställa tät kontakt mellan PCB och täckglas. Obs: ett valfritt steg för att minska elektroden visualisering är att pälsen på kretskortet med ett mycket tunt lager av svart permanent spritpenna eller färg. </li><li> Placera täckglas-mikroflödessystem kanal montage på oljade PCB, med täckglas bildar kontakt med oljan (täckglaset ner). Tryck försiktigt täckglas-mikroflödessystem montering ner för att säkerställa en god kontakt och för att minimera luftbubblor som kan avleda uppmärksamheten från cell och pärla visualisering. Ett exempel på det färdiga enheten visas i figur 1D. </li></ol> 5. Sortera och Koncentrera Pärlor och celler med DEP: <ol><li> Fyll mikroflödessystem kanaler med DI vatten eller med låg ledningsförmåga media, plasma bonding process för enkel lastning av vattenlösningar i mikroflödessystem kanaler genom att tillfälligt göra normalt hydrofoba PDMS ytan hydrofil. </li><li> Introducera celler och / eller pärlor polystyren i kanalen reservoaren (Figur 1C). Här kan vi använda mänskliga kolon-adenokarcinom (HT-29) celler. </li><li> Anslut utgången från en funktion generator till ingången på en AC-förstärkare, anslut sedan utgången på förstärkaren till elektroden sladdar. Omfatta alla elektriska ledningar och ytor setup med eltejp för att skydda användare från den möjliga exponeringen för chock. En schematisk bild av installation av utrustningen visas i Figur 1A. </li><li> Ställ in funktionen generator för att producera en output sinusvåg på 1,0-1,5 MHz. Amplituden av produktionen bör justeras för RF-slutsteg för att producera en effekt på 80-100V till kretskortet. RF-förstärkare i detta arbete kräver en inspänning runt 220-330 mV. För att separera celler och pärlor, måste laminärt flöde som är kompatibel med dataexekveringsskyddet kraft för att flytta cellerna och pärlor i huvudkanalen (bredd w = 100 ìm, höjden h = 27 mikrometer) i målet kanalerna (bredd w = 100 ìm , höjden h = 27 mikrometer). Varning: samråda med PCB tillverkaren för att bestämma maximum driftspänningarna att undvika frågor som PCB överhettning eller smälter. Kontrollera utrustningen tillverkarens specifikationer för funktion generator och makt tillverkare förstärkare för att bestämma säker drift inställningar. </li><li> Initiera DEP att sortera celler och pärlor. Celler upplever en positiv-DEP medan polystyren pärlor upplever en negativ-DEP på ett icke-enhetligt elektriskt fält inom de angivna frekvenserna. Detta gör att DEP-kraft-aktiverade bioactuation och separation av celler och andra partiklar i mikroflödessystem enheter med prisvärda och återanvändbara PCB som elektroder. </li></ol> 6. Representativa resultat: När dataexekveringsskyddet är effektiv vid aktivering celler eller partiklar, är en robust anpassning inom icke-enhetlig elektriska fält observerades för statiska bad eller långsamma hastigheter vätska. Under förhållanden med högre vätska hastigheter, beror cellen eller partikel beteende på den relativa orienteringen av axiella flödet till det elektriska fältet och flödeshastighet. Dessutom cell och partikel beteenden är också beroende av det elektriska fältet styrka och graden av bristande enhetlighet inom det elektriska fältet. Typiska beteenden av celler eller partiklar inkluderar &quot;pärla kedjor,&quot; cykla, stannat upp, eller vrida. Förhållanden som äventyrar eller upphäva DEP inkluderar närvaro av salter eller andra joniska molekyler i vätska, svag elektrisk fältstyrka, överdriven hastigheter flöde, täckglas som är för tjock, eller ledande lösningar mellan täckglas och PCB-elektroder (t.ex. en sprucken täckglas kan inducera blandning av vatten och mineralolja). Här, när du använder No.0 tjocklek täckglas (80 till 130 mikrometer) och en elektrod avstånd (231 mikrometer), tillämpade lutning av kvadraten på det elektriska fältet intensitet till HT-29 celler och pärlor uppskattas till mellan 2 -8 till 6 -8 V 2 / ìm 3 1. DEP kraft kan beräknas genom att mäta hastigheten på partikeln, manipulerade av DEP i statiskt vätska (Figur 2A-B). På grund av den lilla tröghet partikel och mycket trögflytande miljö mikroflödessystem kanal, kommer den hydrodynamiska dragkraft vara lika, men i motsatt riktning med DEP kraft. Den genomsnittliga pärla hastighet i låg ledningsförmåga media är 34,5 ìm / s med DEP spänning på 93 Vpp och 1,5 MHz. Den hydrodynamiska dragkraft kan beräknas med följande ekvation 1. F dra = 6πηRv Den genomsnittliga viskositet η av låg ledningsförmåga medier vid 20 ° C är 1,27 mPa • S och pärla radie R 7,5 ìm. Den hydrodynamiska dragkraft för polystyren microbead beräknas vara 6,19 PN. För att visa förmåga att aktivera pärlor inom mikroflödessystem kanaler (figur 2C-F) inledde vi flödet av låg ledningsförmåga medier genom att använda ytan flödet spänning medierad. Den genomsnittliga pärla hastigheten på den inre inkanal var 1540 ìm / sek, medan den genomsnittliga hastigheten inom de enskilda kanalerna minskade till 565 ìm / sek (figur 2C). Genom att initiera DEP var pärlor kvar i den centrala kanalen i stället släpps ut i sidan kanalen. Således, under dessa förhållanden var DEP krafter tillräckliga för att avlägsna dra kraft vätska in i två sidor kanaler. Samma princip användes också för att avleda pärlor från den centrala Cannel till en enda sida kanal genom att helt enkelt ändra inriktningen av kanaler och pärla flödet med den i DEP elektroder (Figur 2E-F). Genom att vinkla metallelektrod på sidan av den inre viken kanal, när dataexekveringsskyddet inleddes, var pärlor guidade till sidan av kanalen som pärlor närmade sig trifurcation punkten. Det var DEP krafterna räcker för att dra kulor till en av de sida kanaler där laminär fortsatte att driva dem ner i kanalen (figur 2F). Eftersom cellerna och pärlor polystyren har tydliga skillnader i deras förmåga att vara polariserad och aktiveras i icke-enhetlig elektriska fält, använder vi DEP för att visa sin förmåga att utföra on-chip separation av celler och pärlor, samtidigt. Vi använde samma mikroflödessystem kanal struktur och PCB elektroder som konfigureras i Figur 2E-F, men införde en suspension av HT-29 celler och pärlor i låg ledningsförmåga media i den inre viken kanal (Figur 3). När DEP införs, och under dessa förhållanden var HT-29 celler kvar i de två vänstra utgångskanalerna medan kulorna behölls i de enskilda utkanal till höger. Här celler uppvisar en karakteristisk &quot;pärla-kedja&quot; beteende som de samlas in i den vänstra utgångskanal. Ibland en pärla och cell fastnar tillsammans där de är samlade, ofta i kanaler cellen utgång. Från detta experimental data, avgör vi sorteringen kurs som skall 713 partiklar (celler och pärlor) per minut, vilket motsvarar 14.260 celler och pärlor i 20 minuter. Antalet celler och pärlor hämtas är relevant och användbar för molekylärbiologi, imaging, biokemiska och lab-on-a-chip applikationer. <img src="/files/ftp_upload/2545/2545fig1.jpg" alt="Figur 1" /> Figur 1. PCB-baserade DEP av celler och partiklar i mikroflödessystem kanaler. (A) Utrustningen setup för DEP-baserad aktivering börjar med en funktion generator för att definiera frekvens och amplitud hos den elektriska signalen, då ett slutsteg för att öka signalstyrkan på elektriska fält som genereras på kretskortet. (B) mikroflödessystem enhet montering för urval aktivering består av PDMS mikroflödessystem kanaler irreversibelt bundna till ett nej. 0 tjocklek täckglas (80 till 130 mikrometer) genom syre plasma, icke-ledande media att bada cellerna och / eller pärlor. (C) PCB elektroder används här består av två regioner där elektroderna är interdigitated att generera en stark icke-enhetligt elektriskt fält. (D) Den ifyllda enhet: ett kretskort med en trifurcated mikroflödessystem enhet på en enda täckglas, visar infälld hela enheten med elektrod ledningar. (CD) För skala, PCB mätningar är 8,4 cm (l), 2,1 cm (W) med 5 mm breda elektroder. <img src="/files/ftp_upload/2545/2545fig2.jpg" alt="Figur 2" /> Figur 2. Representant bilder av celler och pärlor i kanaler före och under DEP aktivering. (A) 15 ìm fluorescerande polystyren kulor i en låg ledningsförmåga media lösning inom en PDMS mikroflödessystem kanal, utan laminärt luftflöde (tid förfallit, 1,23 sek). (B) på DEP invigningen, pärlorna vandrar mot PCB elektroden mönster (svarta streck) snarare än mellan elektroderna (tid förfallit, 8,18 sek). (C) Pärlor i samma kanaler under laminärt flöde är uppdelade mellan de tre separata kanaler (tid förfallit, 5,3 sek), när dataexekveringsskyddet initieras (D), är de pärlor aktiveras för att flödet bara i den centrala kanalen (tid förfallit, 4,3 sek). (E) Genom att ändra inriktningen på kanalerna till PCB elektroderna kan pärlor kan differentiellt riktas in i sidan kanalerna (F) med DEP snarare än den centrala kanalen som visas i (D). (EF) Tid förfallit är 8,23 sek och 5,16 sek, respektive. Alla skala bar = 100 ìm. <img src="/files/ftp_upload/2545/2545fig3.jpg" alt="Figur 3" /> Figur 3. Representant bilder av celler och pärlor i kanaler före och under DEP aktivering. (AB) Innan behandling med DEP, en blandad lösning av mänskliga kolon-adenokarcinom (HT-29) celler och pärlor flödet från en kanal till 3 separata utgångar. Den öppna pilen visar riktningen för laminärt flöde och kanaler markeras med streckade linjer för orientering och förtydligande. (CD) genom att inducera DEP, är pärlor och celler selektivt aktiveras i separata kanaler som identifierats. HT-29 celler ur det centrala och vänster kanal medan pärlor ur den högra kanalen. Kännetecknande pärla kedja av pärlor och celler observeras under DEP aktivering. (A, C) Differential interferenskontrast avbildning av celler och pärlor i mikrokanaler gör kulorna väl synlig. Glow skala intensitet bilder (B, D) av samma DIC bilder (A, C) förbättra visualisering av celler i kanaler. Den reflekterande metall elektroder ((A, C) ljus rand och (B, D) gul och grön) ger ett viktigt landmärke för justering mikrokanaler till elektroderna för effektiv DEP-baserad aktivering. Skala bar = 100 ìm.

<ol>
	<li>Park, K., Suk, H. J., Akin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectrophoresis-based+cell+manipulation+using+electrodes+on+a+reusable+printed+circuit+board.">Dielectrophoresis-based cell manipulation using electrodes on a reusable printed circuit board.</a> Lab Chip. 9, 2224-2224 (2009).</li><li>Nilsson, J., Evander, M., Hammarstrom, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=+et+al.,+Review+of+cell+and+particle+trapping+in+microfluidic+systems."> et al., Review of cell and particle trapping in microfluidic systems.</a> Anal. Chim. Acta. 649, 141-141 (2009).</li><li>Fu, A. Y., Chou, H. P., Spence, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+integrated+microfabricated+cell+sorter.">An integrated microfabricated cell sorter.</a> Anal. Chem. 74, 2451-2451 (2002).</li><li>Rhee, S. W., Taylor, A. M., Cribbs, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=External+force-assisted+cell+positioning+inside+microfluidic+devices.">External force-assisted cell positioning inside microfluidic devices.</a> Biomed. Microdevices. 9, 15-15 (2007).</li><li>Zhang, H., Liu, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+tweezers+for+single+cells.">Optical tweezers for single cells.</a> J. R. Soc. Interface. 5, 671-671 (2008).</li><li>Hunt, T. P., Westervelt, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectrophoresis+tweezers+for+single+cell+manipulation.">Dielectrophoresis tweezers for single cell manipulation.</a> Biomed. Microdevices. 8, 227-227 (2006).</li><li>Vahey, M. D., Voldman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+equilibrium+method+for+continuous-flow+cell+sorting+using+dielectrophoresis.">An equilibrium method for continuous-flow cell sorting using dielectrophoresis.</a> Anal. Chem. 80, 3135-3135 (2008).</li><li>Burgarella, S., Bianchessi, M., Merlo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Modular+Platform+for+Cell+Characterization,+Handling+and+Sorting+by+Dielectrophoresis.">A Modular Platform for Cell Characterization, Handling and Sorting by Dielectrophoresis.</a> Cytometry A. 77A, 189-18 (2010).</li><li>Shafiee, H., Sano, M. B., Henslee, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+isolation+of+live/dead+cells+using+contactless+dielectrophoresis+(cDEP).">Selective isolation of live/dead cells using contactless dielectrophoresis (cDEP).</a> Lab Chip. 10, 438-438 (2010).</li><li>Vahey, M. D., Voldman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Throughput+Cell+and+Particle+Characterization+Using+Isodielectric+Separation.">High-Throughput Cell and Particle Characterization Using Isodielectric Separation.</a> Anal. Chem. 81, 2446-2446 (2009).</li><li>Park, K., Jang, J., Irimia, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Living+cantilever+arrays'+for+characterization+of+mass+of+single+live+cells+in+fluids.">Living cantilever arrays' for characterization of mass of single live cells in fluids.</a> Lab Chip. 8, 1034-1034 (2008).</li><li>Gomez-Sjoberg, R., Morisette, D. T., Bashir, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+microbiology-on-a-chip:+Microfluidic+bioprocessor+for+rapid+detection+of+bacterial+metabolism.">Impedance microbiology-on-a-chip: Microfluidic bioprocessor for rapid detection of bacterial metabolism.</a> J. Microelectromech. Syst. 14, 829-829 (2005).</li><li>Li, H. B., Zheng, Y. N., Akin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+modeling+of+a+microfluidic+dielectrophoresis+filter+for+biological+species.">Characterization and modeling of a microfluidic dielectrophoresis filter for biological species.</a> J. Microelectromech. Syst. 14, 103-103 (2005).</li></ol>

Cell manipulation i mikroflödessystem enheter är önskvärd för sortering eller selektiv placering av enskilda celler eller för befolkningsstudier. 2 laminärt flöde används tillsammans med ventiler och pumpar för att manipulera celler i mikroflödessystem enheter. Men dessa metoder enbart är utmanande och kräver detaljerad tillverkningsprocesser och färdigheter 3 Centrifugering kan förenkla kraven på cellens placering, men samtidig avbildning är en utmaning,. Dessutom måste den kanal arkitektur för centrifugering överväger noga vid utformningen av den önskade manipulationer och med tanke på effekterna av centripetala krafter. 4 laser pincett kan användas för cell placering men metoden är dyr och inte mottaglig för high-throughput cell sortering. 5 Ändå har DEP visats som ett effektivt system för &quot;elektrisk pincett&quot; för effektiv cell placering, karakterisering och manipulation. 6,7 Närmare bestämt har DEP använts för att selektivt fånga in och sortera celler för on-chip bearbetning av levande och döda celler, 7-10 och för att samla in celler på resonant sensorer för mätning av cellmassan. Vi har tidigare visat att genom att öka DEP 11 kraft bakterier eller pärlor ovanför fluidic dragkraft, kan on-chip koncentration och fångst av polystyren pärlor och Listeria monocytogenes V7 ske. 12 Blandade populationer av E. coli och L. monocytogenes bakterier kan också riktas och ut genom DEP pulser. Dessutom kan större partiklar differentiellt fångas och koncentrerade på elektroderna baserade på stor partikelstorlek, medan mindre partiklar är inte fånga men bort med fluidic flödet. 13 När DEP krafter inte övervinna de fluidic dra krafter på partiklar, pärla eller cell är inte fångas, utan snarare flyttat inom fluidic strömmen. Som visas i figur 2C kan pärlor fokuseras i de centrala delarna av vätskan strömma tillräckligt för att behålla pärlor i den centrala kanalen. Detta kan bero på den kombinerade effekten av partikel-till-partikel influenser inom det elektriska fältet, vätska hastigheter större än DEP dra krafter, en kombination av dessa, eller något annat odefinierat effekt. Nyare framsteg inom beröringsfri DEP kan för att maximera cell fånga och manipulation med det minimum som krävs fältet, vilket skyddar celltyper, i så stor utsträckning under DEP manipulation. 1,9 kontaktlös DEP ger löfte till mikrofluidik community för sortering, insamling och positionering celler inom mikroflödessystem enheter. Vi räknar med att med den ökade efterfrågan på, och genomföra, DEP för manipulation inom mikroflödessystem enheter, ytterligare upptäckter och innovationer kommer att öka förståelsen och inflytande DEP krafter. PCB kan tillverkas genom hög volym processer till ett överkomligt pris med snabb tillverkning handläggningstid, vilket gör dem bra plattformar för kommersialisering. Dessutom PCB är lätta att använda och tillgänglig för forskare i olika discipliner för on-chip cell manipulationer och sortering. Vid utformningen av av PCB elektroder, bör hänsyn tas till den önskade partikel / cell bana. Viktiga faktorer för övervägande bland annat partiklarnas storlek och typ (sträng och / eller cell), celltyp, mikrokanalplatta storlek, flödeshastighet, elektrod avstånd (som avgör den elektriska fältstyrkan), täckglas tjocklek, och vätskan ledningsförmåga. Dessa faktorer påverkar den kraft som krävs och finns tillgänglig för att manipulera partikeln eller cell, och slutligen separationen effektivitet. Vår protokoll presenteras här visar en effektiv installation för att initiera DEP för mikrosfär och cell separation. För potentiella tillämpningar bör användare matcha arkitekturen i mikroflödessystem kanal design med önskad flödesvägar för celler och pärlor, samt mönster elektroden för att optimera effektiviteten för varje applikation. Elektrod avstånd och täckglas tjocklek kan användas enligt tidigare redovisade riktlinjer vid utformning av mikroflödessystem kanal layouten. 1 Ledningsförmåga och permittiviteten av cellen / partikeln och den omgivande media måste vara olika nog för att underlätta positiva eller negativa DEP, samtidigt som cellerna intakta. Den polaritet DEP för en sfärisk partikel kan bestämmas utifrån den reella delen av ett komplext värde av följande Clausius-Mosotti faktor vid frekvensen ω av DEP spänning. <img src="/files/ftp_upload/2545/2545eq1.jpg" alt="Ekvation 1" /> Ekvation 1 I denna ekvation ε är permittiviteten är σ ledningsförmåga, och ε * är komplex permittivitet. Den nedsänkt p och mbeteckna partikel och media, respektive. När en cell har en högre permittivitet än media, eller den verkliga delen av Clausius-Mosotti faktorn blir positivt, blir partikel mer polariserad än den omgivande media. På grund av ett icke-enhetligt elektriskt fält, blir partikel polariseringen icke-enhetlig och detta skapar en positiv DEP (+ DEP) kraft som drar cellen mot regionen med högre elektriskt fält intensitet. Om en cell har en lägre permittivitet än den omgivande media eller den verkliga delen av Clausius-Mosotti faktorn blir negativ, kommer den att genomgå negativ DEP (-DEP), och cellen tvingas mot den minimala fältet regionen. Om cellen och media har ungefär samma komplexa permittiviteten, kan ingen kraft genereras för att manipulera cellen. Av denna anledning är rent vatten en önskad media för DEP partikel manipulation. Men för att undvika den osmotiska stressen på cellen från rent vatten, var låg ledningsförmåga medier formulerade att hålla ledningsförmåga oförändrad, men att öka osmolaritet att minska osmotiska stressen till cellerna. Konventionella cellodling media eller fysiologisk buffertar, som DMEM eller PBS, har hög ledningsförmåga, vilket inte är lämpligt för DEP manipulation. Vi har också tidigare visat att celler kan fångas på sensorerna med DEP med låg ledningsförmåga media. Efter en kort period för cellbindning kan den låga konduktiviteten media ersätts för nödvändiga media cellodling att stödja celltillväxt i flera dagar. 11 Från vår erfarenhet, fluorescerande pärlor är mycket ljusa med avseende på levande celler fluorescens, alltså det kan vara en utmaning att matcha pärla intensitet intensiteten av ett levande och fluorescerande celler. För att förbättra visualiseringen av både celler och pärlorna använde vi DIC mikroskopi på ett upprätt mikroskop för avbildning båda. För att visa celler och pärlor, presenterade vi data i en intensitet glöd skala bilden, som behåller informationen i ett brett färgspektra för enklare visning. Så när planeringen av studien av intresse, måste avbildning parametrar och resurser beaktas. Sammanfattningsvis visar vi förmåga att selektivt aktivera pärlor och celler i separata kanaler med DEP. Med den ökande nyttan av mikrofabricerade kanaler för cellbiologi, biokemi och applikationer bioteknik, är dataexekveringsskyddet ett önskvärt alternativ för cell insamling, placering och sortering. PCB elektroderna tillverkning är billig och bekväm, elektroderna är lätta att använda, och den snabba tillverkning tider är idealisk för genomförandet av DEP.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<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>Sylgard 184 kit (PDMS)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Elsworth Adhesives</td>
<td>184 SIL ELAST KIT 0.5KG</td>
<td>Dow Corning Sylgard</td>
</tr>
<tr>
<td>16 awg hook-up wire</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Belden</td>
<td>8521</td>
<td>(Type MW) Mil-W-76C-PVC</td>
</tr>
<tr>
<td>Gold seal Cover Glass </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Ted Pella</td>
<td>260320</td>
<td>No. 0 thick, 24 x 60 mm</td>
</tr>
<tr>
<td>Miltex Biopsy Punch</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>VWR Scientific</td>
<td>95039-104</td>
<td>Miltex, assorted sizes</td>
</tr>
<tr>
<td>Custom PCB electrodes</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Bay Area Circuits </td>
<td>Custom parts</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Mineral oil</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher Scientific </td>
<td>O121-1 </td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Deionized water</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>House DI water supply</td>
<td>None</td>
<td>Use filtered DI water</td>
</tr>
<tr>
<td>D-Glucose Anhydrous Granular AR</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Mallinckrodt Chemicals </td>
<td>4912-06</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Sucrose, Crystal</td>
<td>&nbsp;</td>
<td> Mallinckrodt Chemicals</td>
<td>8360-06 </td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Fluorescent polymer microspheres </td>
<td>&nbsp;</td>
<td> Bangs Laboratories</td>
<td> FS07F/9277</td>
<td>15&mu;m Dragon green microspheres</td>
</tr>
<tr>
<td>HT-29 cell line</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>ATCC</td>
<td>HTB-38D</td>
<td>Human colon adenocarcinoma</td>
</tr>
<tr>
<td>Typsin 0.05% EDTA</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Invitrogen </td>
<td>25300054</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Eclipse E600FN upright microscope </td>
<td>&nbsp;</td>
<td> Nikon</td>
<td>Eclipse E600FN </td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Phantom V310 High-speed imaging camera </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Phantom</td>
<td> V310</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>BX51 upright research microscope </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Olympus </td>
<td>BX51</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>SpotFlex high resolution color camera </td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Diagnostic Instruments </td>
<td>FX1520</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Function generator</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Agilent </td>
<td>3325A</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>RF Power amplifier</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>EIN</td>
<td>2100L</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

separating beads and cells in multi-channel microfluidic devices using dielectrophoresis and laminar flow

Mikroflödessystem enheter har avancerade cellförsök genom att tillhandahålla en dynamisk fluidic miljö på skalan av cellen för att studera, manipulera, sortering och räkning celler. Men manipulera cell i fluidic domänen fortfarande en utmaning och kräver komplicerade tillverkning protokoll för formning ventiler och elektroder, eller krav specialitet utrustning såsom optisk pincett. Här visar vi att konventionella kretskort (PCB) kan användas för beröringsfri manipulering av celler genom att anställa dielectrophoresis (DEP) i kula och cellmanipulering i fält laminärt flöde för bioactuation och för cell-och pärla separation i flera kanaler mikroflödessystem enheter. Först presenterar vi protokollet för montering av DEP elektroder och mikroflödessystem enheter, och förbereda celler för DEP. Sedan karakterisera vi DEP-drift med polystyren pärlor. Slutligen visar vi representativa resultat av pärla och cell separering i en flerkanalig mikroflödessystem enhet. Sammanfattningsvis är dataexekveringsskyddet en effektiv metod för att manipulera partiklar (pärlor eller celler) inom mikroflödessystem enheter.

Watch this Scientific Journal Video about Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow at JoVE.com

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

Dielectrophoresis (DEP) är en effektiv metod att manipulera celler. Kretskort (PCB) kan ge billig, återanvändbara och effektiva elektroder för beröringsfri cellmanipulering inom mikroflödessystem enheter. Genom att kombinera PDMS-baserade mikroflödessystem kanaler med täckglas om PCB, visar vi pärla och cell manipulation och separation inom multichannel mikroflödessystem enheter.

Separera Pärlor och celler i flera kanaler mikroflödessystem enheter Använda Dielectrophoresis och laminär strömning

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Parallel-plate Flow Chamber and Continuous Flow Circuit to Evaluate Endothelial Progenitor Cells under Laminar Flow Shear Stress

Parallell-platta Flow avdelningen och kontinuerligt Circuit att utvärdera Endothelial stamceller i laminärt flöde Shear stress

The overall goal of this method is to describe a technique to subject adherent cells to laminar flow conditions and evaluate their response to well ...

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

Simple Microfluidic Devices for in vivo Imaging of C. elegans, Drosophila and Zebrafish

Enkla mikroflödessystem enheter för<em&gt; In vivo</em&gt; Avbildning av<em&gt; C. elegans</em&gt;,<em&gt; Drosophila</em&gt; Och zebrafisk

Micro fabricated fluidic devices provide an accessible micro-environment for in vivo studies on small organisms. Simple fabrication processes are ...

Layer-by-layer Collagen Deposition in Microfluidic Devices for Microtissue Stabilization

Skikt för skikt kollagendeponering i mikroflödessystem enheter för Microtissue Stabilization

Although microfluidics provides exquisite control of the cellular microenvironment, culturing cells within microfluidic devices can be challenging. 3D ...

Electrotaxis Studies of Lung Cancer Cells using a Multichannel Dual-electric-field Microfluidic Chip

Electrotaxis Studier av lungcancerceller med användning av en Multichannel dubbla elektriskt fält mikroflödes Chip

The behavior of directional cell migration under a direct current electric-field (dcEF) is referred to as electrotaxis. The significant role of ...

Using Adhesive Patterning to Construct 3D Paper Microfluidic Devices

Använda Lim Mönstring att konstruera 3D Paper Mikrofluidikanordningar

We demonstrate the use of patterned aerosol adhesives to construct both planar and nonplanar 3D paper microfluidic devices. By spraying an aerosol ...

Microfluidic Flow Chambers Using Reconstituted Blood to Model Hemostasis and Platelet Transfusion In Vitro

Microfluidic Flow Chambers Using Reconstituted Blood to Model Hemostasis and Platelet Transfusion In Vitro

Mikroflödes Flow Chambers Använda Beredd blod till modell Hemostas och trombocyttransfusion<em&gt; In Vitro</em

Blood platelets prepared for transfusion gradually lose hemostatic function during storage. Platelet function can be investigated using a variety of ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Multi-steg varierande höjd Fotolitografi för Ventilförsedda Multilayer Mikrofluidikanordningar

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

Polydimethylsiloxane-polycarbonate Microfluidic Devices for Cell Migration Studies Under Perpendicular Chemical and Oxygen Gradients

Polydimetylsiloxan-polykarbonat mikrofluidikanordningar för Cell Migration Studies Under Perpendicular Chemical och Oxygen övertoningar

This paper reports a microfluidic device made of polydimethylsiloxane (PDMS) with an embedded polycarbonate (PC) thin film to study cell migration under ...

Development of Microfluidic Devices to Study the Elongation Capability of Tip-growing Plant Cells in Extremely Small Spaces

Utvecklingen av mikrofabricerade enheter att studera töjning kapacitet av Tip växande växtceller i extremt små utrymmen

In vivo, tip-growing plant cells need to overcome a series of physical barriers; however, researchers lack the methodology to visualize cellular behavior ...

Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications

Snabb tillverkning av anpassade Mikrofluidiska enheter för forskning och pedagogiska tillämpningar

Microfluidic devices allow for the manipulation of fluids, particles, cells, micro-sized organs or organisms in channels ranging from the nano to ...