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

Biz ekipman kurulum yardım için DEP harekete ve Mitchell Collens trifurcating kanalları sağlamak için Woo-Jin Chang takdirlerini ifade. Hibe OISE-0951647 aracılığıyla ve Hibe 99-2911-1-002-007 aracılığıyla Tayvan MGK tarafından ABD NSF tarafından desteklenmiştir.

Şekil 1A ekipman kurulumu genel şeması gösterilmiştir. PCB örnek derleme Şekil 1B kesitsel bir şemadan daha ayrıntılı. 1. PCB Elektrotlar Hazırlanması: <ol><li> Tasarım PCB istenilen geometri elektrotlar, yeknesak olmayan bir elektrik alanı oluşturur. Özelleştirilmiş PCB elektrot çipleri, ticari üretim tesisleri (Şekil 1C) aracılığıyla sipariş edilebilir. </li><li> Yazdırılan her bir metal elektrot (Şekil 1D) sonuna kadar lehim 16-gauge tel prefabriklerin PCB elektrotlar hazırlayın. <ol><li> Tel elektrodun ucuna yerleştirin. PCB metal alanda yerde tel tel ısıtmak için sıcak havyanızla tutun. </li><li> Küçük bir miktar lehim, lehim teli doldurmak için ısıtılmış tel besleyin. </li><li> Tel lehim ile doldurulduktan sonra, lehim soğutur tel yerinde tutarak havyanızla çıkarın. </li></ol></li><li> PCB (Şekil 1D) her bir elektrik bağlantısı için lehim işlemi tekrarlayın. </li></ol> 2. Mikroakışkan Kanallar hazırlayın: <ol><li> PDMS elastomer, Dow Corning 184 Sylgard polidimetilsiloksan (PDMS) tabanlı mikroakışkan kanallar kullanılarak hazırlanmıştır. Kanal tanımlayan bir ana kalıp genellikle bir silikon yonga ve SU-8 fotorezist kullanarak standart mikroimalat süreçler ile oluşturulur. </li><li> 5 dakika için 10:1 oranında sertleştirici baz bileşik karıştırın. </li><li> Sıvı PDMS prefabrik SU-8 ana kalıp üzerine dökün ve birkaç dakika süreyle vakum sıvı PDMS teşhir ederek hava kabarcıkları. Tüm kabarcıklar tamamen kaldırmak için gerekirse vakum işlemi tekrarlayın. </li><li> PDMS 70 ° C de 2 saat süreyle Cure. </li><li> Gofret gofret kırmak için dikkatli bir jilet ile mikroakışkan kanalları, PDMS levha çıkarın. </li><li> Punch mikroakışkan cihazın içine sıvı ve hücreler tanıtmak için delikleri. (Not: Şırınga pompalama, yerçekimi ya da yüzey-gerilim tabanlı akış DEP ile kullanılabilir.) </li><li> Toz ve enkaz sağlamak için mikroakışkan cihazı kontrol edin. Temizleme PDMS 3M Scotch Magic Tape kullanarak kolayca elde edilebilir. </li><li> Plazma bağı temiz bir No.0 kalınlığı (80-130 mikron) lamel PDMS mikroakışkan kanalları. Lamel mikroakışkan montaj için 100 ° C&#39;de en az 15 dakika ısıtın. </li></ol> 3. Düşük iletkenlik Ortam hazırlayın: <ol><li> Düşük iletkenlik medya% 8.5 sakkaroz karıştırma tarafından hazırlanan deiyonize (DI) su +% 0.3 glikoz (w / v) 1 Not: Daha önce, kısa bir süre (yaklaşık 30 dk) düşük iletkenlik maruz sonra hücreleri, geleneksel hücre kültür ortamı gün kültüre olduğunu göstermiştir 11. </li></ol> 4. PCB Elektrotlar üstüne mikroakışkan Kanallar birleştirin: <ol><li> PCB ve lamel arasında sıkı bir temas sağlamak için mineral yağ PCB üzerine küçük bir miktar (yaklaşık 10 mcL) yerleştirin. Not: azalan elektrot görselleştirme için isteğe bağlı adım siyah kalıcı bir kalem ya da boya kat PCB yüzeyi çok ince bir tabaka ile. </li><li> Yağı (lamel aşağı) ile lamel oluşturan kişi ile yağlanmış PCB üzerine lamel mikroakışkan kanal montajı, yerleştirin. Iyi bir temas sağlamak için lamel mikroakışkan montaj hafifçe bastırın ve hava kabarcıkları hücre ve boncuk görselleştirme uzaklaştıran en aza indirmek için. Tamamlanmış cihazın bir örneği Şekil 1D gösterilmiştir. </li></ol> 5. Sıralama ve DEP kullanma Boncuk ve Hücreleri Konsantre: <ol><li> Mikroakışkan DI su veya düşük iletkenlik medya kanalları doldurun; plazma Yapıştırma işlemi geçici olarak normal hidrofobik PDMS yüzeyi hidrofilik yaparak mikroakışkan kanal içine sulu çözeltiler kolay yükleme kolaylaştırır. </li><li> Kanal rezervuar (Şekil 1C) hücre ve / veya polistiren boncuklar tanıtın. Burada insan kolon adenokarsinomu (HT-29) hücreleri kullanın. </li><li> Bir fonksiyonu jeneratör AC güç amplifikatörü giriş çıkışını bağlayın, sonra elektrot telleri amplifikatör çıkışını. Şok potansiyel maruz kalma kullanıcıları korumak için tüm elektrik kabloları elektrik bandı ile kurulum ve yüzeyler örtün. Ekipman kurulum şematik diyagramı Şekil 1A gösterilmiştir. </li><li> 1.0-1.5 MHz bir sinüs dalga çıkışı üretmek için fonksiyon jeneratörü ayarlayın. PCB 80-100V bir çıkış üretmek için RF güç amplifikatörü çıkış genliği ayarlanabilir olmalıdır. Bu çalışmada RF güç amplifikatörü 220-330 mV civarında bir giriş gerilimi gerektirir. Laminer akış hızı, ayrı hücreler ve boncuklar, hedef kanal (genişliği W = 100 mm (genişliği w = 100 mm, yüksekliği h = 27 mm) ana kanal içindeki hücreler ve boncuk taşımak için DEP gücü ile uyumlu olmalıdır , yüksekliği h = 27 mikron). Dikkat: m belirlemek için PCB üreticisi danışınaximum çalışma gerilimleri, PCB aşırı ısınması ya da erime gibi sorunları önlemek için. Güvenli çalışma ayarlarını belirlemek için ekipman üreticileri fonksiyon jeneratör ve güç amplifikatörü üreticileri için özelliklerini kontrol edin. </li><li> DEP tür hücreleri ve boncuklar başlatın. Polistiren boncuklar belirtilen frekanslar içinde düzgün olmayan elektrik alan bir negatif-DEP deneyimi ise Hücreler, olumlu bir-DEP deneyim. Bu DEP-force-aktive bioactuation ve elektrotlar olarak, uygun fiyatlı ve yeniden kullanılabilir PCB kullanarak mikroakışkan cihazlar içinde hücreler ve diğer parçacıklar ayrılması sağlar. </li></ol> 6. Temsilcisi Sonuçlar: DEP tahrik hücreleri veya parçacıklar etkili olduğunda, düzgün olmayan elektrik alanları içinde sağlam bir uyum statik banyoları ya da yavaş sıvı hızları görülmektedir. Yüksek sıvı hızlarının koşullar altında, hücre veya parçacık davranış eksenel akış elektrik alanı ve akış hızı göreceli yönünü bağlıdır. Buna ek olarak, hücre ve parçacık davranışlarını da elektrik alan şiddeti ve elektrik alanı içinde olmayan homojenlik derecesine bağlıdır. Hücreleri veya parçacıkların Tipik davranışlar &#39;inci zincirleri,&#39; bisiklet, durdurduklarını, ya da torna içerir. Uzlaşma ya da ortadan kaldırmak, DEP, sıvı, zayıf elektrik alan şiddeti, aşırı akım hızları, çok kalın olan lamelleri, ya da lamel ve PCB elektrotlar arasında iletken çözümleri tuz veya diğer iyonik moleküller varlığı koşulları (örneğin, bir kırık lamel neden olabilir ) su ve mineral yağ karıştırma. Burada No.0 kalınlığı lamelleri (80-130 mikron) ve (231 mikron) bir elektrot aralığı kullanılırken, elektrik alan şiddeti kare degrade HT-29 hücreleri ve boncuk uygulanan 2 arasında olduğu tahmin ediliyor -8 için 6 -8 V 2 / mikron 3 1 DEP kuvvet statik sıvı (Şekil 2A-B), DEP tarafından manipüle parçacık, hızını ölçerek tahmin edilebilir. Mikroakışkan kanal parçacık ve yüksek viskoz ortam küçük atalet nedeniyle, hidrodinamik sürtünme kuvveti eşit olması, ancak DEP kuvveti ile ters yönde olacaktır. Düşük iletkenlik medya, ortalama boncuk hız, DEP, 93 Vpp gerilim ve 1,5 MHz ile 34,5 mm / sn. Hidrodinamik sürtünme kuvveti aşağıdaki denklemle hesaplanır. 1 F sürükle = 6πηRv 20 ortalama düşük iletkenlik medya viskozitesi η ° C 1.27 mPa • s ve boncuk yarıçapı R 7.5 mikron. Polistiren microbead hidrodinamik sürtünme kuvveti 6.19 pN olduğu tahmin edilmektedir. (Şekil 2C-F) mikroakışkan kanal içinde boncuklar harekete geçirmek için yeteneğini göstermek için, yüzey gerilimi aracılı akış kullanılarak düşük iletkenlik medya akışını başlattı. Bireysel kanallar içinde ortalama hızı 565 mm / sn (Şekil 2C) iken, tek giriş kanalı, ortalama boncuk hız, 1540 mm / sn idi. DEP başlatarak, boncuklar, yan kanal salınan olmaktan daha ziyade merkezi kanal içinde tutuldu. Böylece, bu koşullar altında, DEP güçleri iki yan kanallar içine sıvı sürtünme kuvveti üstesinden gelmek için yeterli oldu. Aynı ilke, sadece DEP elektrotlar (Şekil 2E-F) kanalları ve boncuk akış yönünü değiştirerek merkezi ince taneli donuk renkli boncukları tek bir yan kanal aktarmak için kullanılmıştır. Boncuklar trifurkasyon noktasına yaklaşırken DEP başlatılan tek bir giriş kanalı, yan metal elektrot olta balıkçılığı, boncuklar, kanalın yan yönlendirildiler. Orada, DEP güçleri laminer akış kanalı (Şekil 2F) onları aşağı itmek için yan kanallar içine bir boncuk çekmek için yeterli. Hücreleri ve polistiren boncuklar, düzgün olmayan elektrik alanlarında polarize ve tahrikli olarak yeteneklerini belirgin farklılıklar olduğundan, hücreler ve boncuklar aynı anda on-chip ayrılması, yerine getirme yeteneğini göstermek için DEP kullanır. Şekil 2E-F yapılandırılmış aynı mikroakışkan kanal yapısı ve PCB elektrotlar kullanılır, ancak tek bir giriş kanalı (Şekil 3) düşük iletkenlik medya HT-29 hücreleri ve boncuk süspansiyon tanıttı. DEP tanıtıldı ve boncuklar, sağ tarafta bireysel çıkış kanalı muhafaza ise bu koşullar altında, HT-29 hücreleri, iki sol çıkış kanalı tutuldu. Sol çıkış kanalı toplanan Burada hücrelerin karakteristik bir &#39;inci zincirleme davranış göstermektedir. Bazen bir boncuk ve hücre hücre çıkış kanalları sık sık bir araya olan birbirine bağlı hale gelir. Bu deneydenal veri, biz 713 dakikada partiküller (hücre ve boncuklar) veya eşdeğeri, 20 dakika içinde 14.260 hücre ve boncuk sıralama oranını belirlemek. Alınan hücreler ve boncuk sayısı, moleküler biyoloji, görüntüleme, biyokimyasal ve lab-on-a-chip uygulamaları için uygun ve yararlı. <img src="/files/ftp_upload/2545/2545fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1. Mikroakışkan kanallarda hücreler ve parçacıklar PCB tabanlı DEP (A), DEP tabanlı harekete için ekipman kurulumu, elektrik sinyali frekans ve genlik tanımlamak için bir fonksiyon jeneratörü ile başlar, daha sonra bir güç amplifikatörü sinyal gücünü artırmak için PCB üzerinde oluşturulan elektrik alanı. (B) örnek harekete mikroakışkan cihaz montaj, geri dönüşümsüz bir hayır bağlı PDMS mikroakışkan kanal oluşur. 0 kalınlığı lamel (80-130 mikron), oksijen plazma ile iletken olmayan medya hücre ve / veya boncuklar yıkanmak için. (C) PCB elektrotlar Burada kullanılan elektrotlar güçlü bir düzgün olmayan elektrik alan oluşturmak için interdigitated iki bölge oluşur. (D) tamamlanmış cihaz, tek bir lamel trifurcated mikroakışkan cihaz ile bir PCB, içerlek elektrot telleri ile tüm cihaz gösterir. (CD) ölçeği için, PCB ölçümleri 8.4 cm (l), 2.1 cm (w), 5 mm çapında elektrot ile. <img src="/files/ftp_upload/2545/2545fig2.jpg" alt="Şekil 2" /> Şekil 2. DEP harekete öncesi ve sırasında kanallarda hücre ve boncuk Temsilcisi görüntüler. Laminer akış olmadan PDMS mikroakışkan kanal, (zaman, 1.23 sn lapsed) içinde iletkenliği düşük bir medya çözümü (A) 15 mikron floresan polistiren boncuklar. (B) DEP başlatılması üzerine, boncuk PCB elektrot desenleri (siyah çizgiler) doğru değil, elektrotlar (zaman, 8,18 sn lapsed) arasında göç ederler. (C) altında aynı kanallarda laminer akış Boncuk üç ayrı kanal (zaman, 5.3 sn lapsed) arasında bölünmüş; DEP başlatıldığında (D), boncuk (zaman lapsed, 4.3 orta kanal akışı harekete geçirilir sn.) (E) PCB elektrotlar kanallarının yönünü değiştirerek, boncuk farklı DEP yerine merkezi bir kanal kullanarak (D) gösterildiği gibi yan kanallar (F) yönlendirilmiş olabilir. (EF) lapsed Zaman sırasıyla 8.23 ​​sn ve 5.16 sn. Tüm ölçekli bar = 100 mikron. <img src="/files/ftp_upload/2545/2545fig3.jpg" alt="Şekil 3" /> Şekil 3. Önce DEP, insan kolon adenokarsinomu karışık bir çözüm (HT-29) 3 ayrı çıkış kanalı tek bir kanal hücreleri ve boncuk akışını başlatarak DEP harekete öncesi ve sırasında kanalları (AB) hücreler ve boncuklar Temsilcisi görüntüler . Açık ok laminar akış ve kanallar yönünü yönelim ve açıklama için kesik çizgiler ile belirtilmiştir tanımlar. Olarak tanıtılır (CD) indükleyici DEP, boncuk ve hücrelerin seçici ayrı kanal içine harekete geçirilir. HT-29 hücreleri boncuk sağ kanal çıkmak ise merkez ve sol kanal çıkın. DEP çalıştırma sırasında, boncuk ve hücrelerin karakteristik inci zincirleme görülmektedir. (A, C) Diferansiyel hücreleri ve mikro boncuklar Girişim Kontrast görüntüleme boncuklar kolayca görülebilir hale getirir. Aynı DIC görüntüleri (A, C) Glow ölçekli yoğunluğu görüntüleri (B, D) kanallar hücre görselleştirme artırmak. Yansıtıcı metal elektrot ((A, C) ışık şerit ve (B, D), sarı ve yeşil) mikro elektrotlar etkili DEP tabanlı harekete hizalayarak için önemli bir dönüm noktası sağlar. Ölçek bar = 100 mm.

<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>

Mikroakışkan cihazlar Hücre düzenleme, sıralama veya tek hücre seçici yerleşimi veya nüfus çalışmaları için tercih edilir. 2 Laminer akış mikroakışkan cihazlar içinde hücreleri manipüle etmek için vana ve pompalar ile birlikte kullanılır . Ancak, bu yöntemlerin tek başına zorlu ve detaylı imalat süreçleri ve beceriler gerektiren 3 Santrifüj hücre yerleşimi, ancak eş zamanlı görüntüleme, bir meydan okuma taleplerini basitleştirmek; istenen manipülasyonlar tasarımı ve etkileri göz önüne alındığında ayrıca, santrifüj için kanal mimari dikkatle göz önüne olmalıdır. merkezcil kuvvetler 4 Lazer cımbız hücre yerleşimi için kullanılan olabilir ama yöntem pahalı ve yüksek verimli hücre sıralama için uygun değildir. Ancak 5 DEP, &quot;elektrik cımbız&quot; etkin hücre yerleştirilmesi, karakterizasyonu için etkili bir sistem olarak ortaya olmuştur ve manipülasyon. 6,7 Özellikle, DEP, canlı ve ölü hücreleri-çip işleme, 7-10 ve hücre kütlesi ölçümü için rezonans sensörler toplama hücreler için hücre seçici yakalama ve sıralamak için kullanılır olmuştur. 11 Daha önce DEP artırarak olduğunu göstermiştir kuvveti, bakteri ya da akışkan sürtünme kuvveti üzerinde boncuk çip üzerinde konsantrasyon ve polistiren boncuklar ve Listeria monocytogenes V7 yakalama yapılabilir. E. 12 Karışık popülasyonları coli ve L. monocytogenes bakteri ve DEP darbeler yoluyla açığa çıkabilir. Ayrıca, büyük parçacıkları farklı yakalanan ve büyük parçacık boyutu dayalı elektrotlar üzerinde yoğunlaşmış, daha küçük parçacıkların ise yakalamak değildir ama akışkan akışı ile kaldırılır. 13 DEP kuvvetler parçacıklar üzerinde akışkan sürükleyerek güçleri, üstesinden ne zaman boncuk veya hücre esir değil, akışkan akışı içinde hareket değildir. Şekil 2C gösterildiği gibi, boncuk boncuk merkezi kanal korumak için yeterli sıvı akışı merkezi bir bölgeye odaklanmış olabilir. Bu elektrik alanı içinde parçacık-parçacık etkilerin kombine etkisi nedeniyle olabilir, DEP sürükleyerek güçleri, bu arada, ya da diğer bazı tanımlanmamış etkisi daha fazla akışkan hızları. Temassız DEP yeni gelişmeler dolayısıyla DEP manipülasyon sırasında, büyük ölçüde, hücre tipleri korunması gerekli minimum alan hücre yakalama ve manipülasyon maksimize etmek için izin verir. Mikroakiskan topluluk, sıralama, toplama ve hücreleri konumlandırma 1,9 Temassız DEP teklifler söz mikroakışkan cihazlar içinde. Biz mikroakışkan cihazlar, daha fazla buluşlar ve yenilikler içinde manipülasyon artış için talep ve DEP, uygulanması ile DEP güçlerinin anlayış ve etkisini genişletmek olacağını tahmin ediyoruz. PCB ticarileştirilmesi için iyi bir platform haline hızlı bir fabrikasyon gerçekleştirme süresi ile uygun bir fiyata yüksek hacimli işlemler yoluyla imal edilir. Buna ek olarak, PCB kullanımı kolay ve bilim adamları için çip üzerinde hücre manipülasyonlar ve sıralama disiplinlerin bir dizi erişilebilir. PCB elektrot düzenini tasarlarken, göz istenilen partikül / hücre yörünge verilmelidir. Değerlendirilmek üzere önemli faktörler, partikül büyüklüğü ve tipi (boncuk ve / veya hücre), hücre tipi, Mikrokanallı boyutu, akış hızı, elektrot aralığı (elektrik alan şiddeti belirler), lamel kalınlığı ve sıvı iletkenliği sayılabilir. Bu faktörler, parçacık ya da hücre ve sonuçta ayrılması verimliliği işlemek için kuvvet gerekli ve kullanılabilir etkiler. Burada sunulan protokol Microsphere ve hücre ayrımı için DEP başlatmak için etkili bir kurulum göstermektedir. Potansiyel uygulamalar için, kullanıcılar hücreleri ve boncuklar için istenen akış yolları, elektrot yanı sıra desenleri ile her uygulama için verimliliği optimize etmek için mikroakışkan kanal tasarım mimarisi ile eşleşmesi gerekir. Elektrot aralığı ve lamel kalınlığı mikroakışkan kanal düzenini tasarlarken daha önce bildirilen kurallarına göre kullanılabilir. 1 Iletkenlik ve geçirgenlik, hücre / parçacık ve çevresindeki medya hücreleri sağlam tutarken, olumlu ya da olumsuz DEP kolaylaştırmak için yeterli farklı olmalıdır. Polarite küresel bir parçacık için DEP DEP gerilim frekans ω aşağıdaki Clausius-Mosotti faktör karmaşık bir değeri gerçek bir parçası tespit edilebilir. <img src="/files/ftp_upload/2545/2545eq1.jpg" alt="Denklem 1" /> Denklem 1 Bu denklemde ε, geçirgenlik, σ iletkenlik, ve ε karmaşık geçirgenlik. Indisler p ve msırasıyla, parçacık ve medya göstermektedir. Bir hücre medya daha yüksek bir geçirgenlik vardır, ya da gerçek bir parçası Clausius-Mosotti faktörünün pozitif hale geldiğinde, parçacık çevresindeki medya daha polarize olur. Düzgün olmayan bir elektrik alanı nedeniyle, parçacık kutuplaşma olmayan tekdüze hale gelir ve bu yüksek elektrik alan şiddeti ile bölgeye yönelik hücre çizer olumlu bir DEP (+ DEP) kuvveti oluşturur. Bir hücre çevresindeki medya daha düşük geçirgenlik veya Clausius-Mosotti faktör negatif olur gerçek bir parçası varsa, negatif DEP (DEP) uğrayacaktır ve hücre en az alan bölgeye doğru zorlanır. Hücre ve medya yaklaşık olarak aynı kompleks dielektrik varsa, hiçbir kuvvet hücre işlemek için oluşturulmuş olabilir. Bu nedenle, saf su, DEP parçacık manipülasyon için tercih edilen bir medya. Ancak, saf su hücre ozmotik stres önlemek için, düşük iletkenlik medya iletkenlik sabit tutmak için formüle edildi, ancak hücrelerin ozmotik stres azaltmak için ozmolarite artırmak için. Konvansiyonel hücre kültür ortamı veya fizyolojik tamponlar gibi DMEM veya PBS gibi, yüksek iletkenlik, DEP manipülasyon için uygun değildir. Biz de daha önce hücreleri, düşük iletkenlik medya kullanarak DEP ile sensörleri çekilebilir olduğunu göstermiştir. Hücre eki için kısa bir süre sonra, gün boyunca düşük iletkenlik medya hücre büyümesini desteklemek için gerekli olan hücre kültürü medya için değiştirilmelidir. 11 Deneyimlerimizden, floresan boncuk böylece boncuk yoğunluğu yaşayan ve floresanlama hücre yoğunluğu maç için bir meydan okuma olabilir, canlı hücre floresan açısından çok parlak. Hücreleri ve boncuklar hem de görselleştirme artırmak için, görüntüleme için dik bir mikroskop DIC mikroskobu kullanıldı. Hücreleri ve boncuklar görüntülemek için, kolay görüntüleme için geniş bir renk spektrumu verileri korur bir yoğunluk parlayan ölçekli görüntü, veri sundu. Böylece, faiz çalışma tasarlarken, görüntüleme parametreleri ve kaynakları dikkate alınması gerekir. Özetle, biz seçici DEP kullanma ayrı kanal içine boncuk ve hücreleri harekete geçirmek için yeteneğini göstermek. Hücre biyolojisi, biyokimya ve biyomühendislik uygulamaları için mikroakışkan kanallarının artan programı ile, DEP, hücre toplama, yerleştirme ve sıralama için arzu edilen bir seçenek. PCB elektrotlar imalat, ucuz ve rahat, elektrotlar, kullanımı kolay ve hızlı imalat DEP uygulanması için idealdir.

<!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

Mikroakışkan cihazlar hücreleri manipüle sayma, sıralama ve eğitim için hücre ölçekte dinamik akışkan bir ortam sağlayarak hücre çalışmaları gelişmiş var. Ancak, bir meydan okuma akışkan etki alanı içinde hücre manipüle kalır ve yapıcı vana ve elektrotlar için karmaşık bir imalat protokolleri gerektirir, ya da optik cımbız gibi özel ekipman gerektirir. Burada, geleneksel baskılı devre kartları (PCB), bioactuation için laminer akış alanları boncuk ve hücre manipülasyon dielectrophoresis (DEP) kullanılarak hücre temassız manipülasyon için kullanılabilir olduğunu göstermek ve çok kanallı mikroakışkan hücre ve boncuk ayrılması için cihazlar. Birincisi, biz, DEP elektrotlar ve mikroakışkan cihazların montaj, ve DEP için hücrelerin hazırlanması için protokol sunuyoruz. Sonra, polistiren boncuklar ile DEP operasyonu karakterize eder. Son olarak, çok kanallı bir mikroakışkan cihaz boncuk ve hücre ayırma temsili sonuçlar göstermektedir. Özetle, DEP mikroakışkan cihazlar içinde parçacıklar (boncuk veya hücreleri) manipüle için etkili bir yöntemdir.

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) hücreleri manipüle etmek için etkili bir yöntemdir. Baskılı devre kartları (PCB) mikroakışkan cihazlar içinde ücretsiz cep manipülasyon için yeniden kullanılabilir, ucuz ve etkili elektrotlar sağlayabilir. PCB üzerinde lamelleri ile PDMS tabanlı mikroakışkan kanalların bir araya getirerek, çok kanallı mikroakışkan cihazlar içinde boncuk ve hücre manipülasyon ve ayrılık göstermektedir.

Çok kanallı mikroakışkan Cihazlar ayırmak Boncuk ve Hücreler Dielectrophoresis ve Laminar Flow

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

Laminer Akış Kesme Stres altında endotel progenitör hücrelerin değerlendirin Paralel plakalı Akış Odası ve Sürekli Akış Devre

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

Için basit Mikroakışkan Cihazlar<em&gt; In vivo</emVe&gt; Görüntüleme<em&gt; C. elegans</em&gt;,<em&gt; Drosophila</em&gt; Ve Zebra balığı

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

Microtissue Sabitleme için mikroakışkan Cihazlar Katman-katman Kolajen Biriktirme

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

Bir Çok Kanallı Çift elektrik alan mikroakışkan Chip kullanarak Akciğer Kanseri Hücreleri Electrotaxis Çalışmaları

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

3D Kağıt mikroakışkan Cihazlar Construct Yapışkan Desenlendirme kullanma

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

Mikroakışkan Akış Chambers Hemostaz ve Trombosit Transfüzyon Model Sulandırılarak Kan kullanma<em&gt; İn 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

Ventilli Katmanlı mikroakışkan Cihazlar için çok adımlı Değişken Yükseklik Fotolitografi

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

Hücre Göç Çalışmaları altında Dik Kimya ve Oksijen Gradyanların için polidimetilsiloksan-polikarbonat mikroakışkan Cihazlar

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

İpucu büyüyen bitki hücreleri son derece küçük alanlarda uzama yeteneğini çalışmaya mikrosıvısal cihazların geliştirme

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

Araştırma ve Eğitim Uygulamaları için Özel Mikroakışkan Cihazların Hızlı İmalatı

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