Name: picoinjection of microfluidic drops without metal electrodes
Uploaded: 2014-04-18T18:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes at JoVE.com

وأيد هذا العمل من قبل وزارة العلوم والهندسة الحيوية العلاجية في سان فرانسيسكو، ومعهد كاليفورنيا للالكمي العلوم البيولوجية (QB3)، وجائزة سد الفجوة من مؤسسة روجرز الأسرة.

1. تصميم الأبعاد جهاز وطبولوجيات بناء على احتياجات التجريبية باستخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) البرمجيات ملاحظة: حدد أقطار قناة مستحلب أصغر من تلك التي من قطرات كروية. هذا يفرض على قطرات إلى أسطواني أو &quot;السجق&quot; الشكل ويسم?...

<ol>
	<li>Kritikou, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=It's+cheaper+in+the+Picolab.">It's cheaper in the Picolab.</a> Nat. Rev. Genet. 6 (9), (2005).</li><li>Ahn, K., Agresti, J., Chong, H., Marquez, M., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrocoalescence+of+drops+synchronized+by+size-dependent+flow+in+microfluidic+channels.">Electrocoalescence of drops synchronized by size-dependent flow in microfluidic channels.</a> Appl. Phys. Lett. 88 (26), (2006).</li><li>Abate, A. R., Hung, T., Mary, P., Agresti, J. J., Weitz, D. A. <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+injection+with+microfluidics+using+picoinjectors.">High-throughput injection with microfluidics using picoinjectors.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 107, 19163-19166 (2010).</li><li>Harris, 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=Fabrication+of+a+microfluidic+device+for+the+compartmentalization+of+neuron+soma+and+axons.">Fabrication of a microfluidic device for the compartmentalization of neuron soma and axons.</a> J. Vis. Exp. (7), (2007).</li><li>Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+microfluidic+systems+in+poly(dimethylsiloxane).">Rapid prototyping of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane).</a> Anal. Chem. 70 (23), 4974-4984 (1998).</li><li>O'Donovan, B., Eastburn, D. J., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrode-free+picoinjection+of+microfluidic+drops.">Electrode-free picoinjection of microfluidic drops.</a> Lab on a Chip. 12 (20), 4029-4032 (2012).</li><li>Holtze, 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=Biocompatible+surfactants+for+water-in-fluorocarbon+emulsions.">Biocompatible surfactants for water-in-fluorocarbon emulsions.</a> Lab on a Chip. 8 (10), 1632-1639 (2008).</li><li>Chung, C., Lee, M., Char, K., Ahn, K., Lee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+dynamics+passing+through+obstructions+in+confined+microchannel+flow.">Droplet dynamics passing through obstructions in confined microchannel flow.</a> Microfluid. Nanofluid. 9, 1151-1163 (2010).</li><li>Herminghaus, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamical+instability+of+thin+liquid+films+between+conducting+media.">Dynamical instability of thin liquid films between conducting media.</a> Phys. Rev. Lett. 83 (12), 2359-2361 (1999).</li><li>Priest, C., Herminghaus, S., Seemann, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+electrocoalescence+in+microfluidics:+Targeting+a+single+lamella.">Controlled electrocoalescence in microfluidics: Targeting a single lamella.</a> Appl. Phys. Lett. 89 (13), 134101-134103 (2006).</li><li>Florent, M., Siva, A. V., Hao, G., Dirk, E., Frieder, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrowetting-controlled+droplet+generation+in+a+microfluidic+flow-focusing+device.">Electrowetting-controlled droplet generation in a microfluidic flow-focusing device.</a> J. Phys: Condens. Matter. 19 (46), (2007).</li><li>Eastburn, D. J., Sciambi, A., Abate, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Picoinjection+enables+digital+detection+of+RNA+with+droplet+rt-PCR.">Picoinjection enables digital detection of RNA with droplet rt-PCR.</a> PLoS ONE. 8 (4), (2013).</li></ol>

العلاقة بين حجم الحقن والجهد تطبيقها يعتمد على العديد من العوامل بما في ذلك أبعاد الجهاز، وطول الأنبوب تحمل السوائل picoinjection إلى الجهاز، المولية من السوائل picoinjection، وسرعة قطرات لأنها تمر أنهم حاقن. لهذا السبب نحن نوصي بأن تتسم العلاقة حجم / الجهد قبل كل شوط من picoinjection ع...

في على microfluidics القائم على الحبرية، وتستخدم قطرات مائي ميكرون النطاق باسم &quot;أنابيب اختبار&quot; لردود الفعل البيولوجية. ميزة لأداء ردود الفعل في قطرات صغيرة هو أن كل قطرة يستخدم سوى عدد قليل من رر الكاشف، ومع على microfluidics، قطرات يمكن تشكيلها ومعالجتها في معدلات كيلوهيرتز 1. مجتمعة، هذه الخصائص تسمح لملايين من التفاعلات مع الخلايا الفردية، جزيئات الحمض النووي، أو مركبات التي يتعين القيام بها في غضون دقيقة مع ميكرولتر من إجمالي المواد. لاستخدام قطرات للتطبيقات مثل هذه، وهناك حاجة إلى تقنيات لإضافة وحدات التخزين التي تسيطر عليها من الكواشف إلى قطرات؛ هذه العمليات هي مماثلة لpipetting لفي أنابيب الاختبار. طريقة واحدة لتحقيق هذا هو electrocoalescence، حيث يتم دمج قطرة من كاشف مع انخفاض الهدف من خلال تطبيق مجال كهربائي. الحقل الكهربائي يعطل ترتيب الجزيئات بالسطح على واجهات من قطرات، الهندucing عدم الاستقرار الأغشية الرقيقة وتسبب في التحام المستحلبات التي هي على خلاف ذلك مستقر 2. يتم استغلالها دمج يسببها كهربائيا أيضا في تصميم picoinjector، وهو الجهاز الذي يضخ الكواشف إلى قطرات لأنها تتدفق الماضي قناة الضغط 3. لتطبيق الحقل الكهربائي، وأجهزة picoinjector استخدام أقطاب معدنية، ولكن التكامل بين الأقطاب المعدنية في رقائق ميكروفلويديك وغالبا ما يكون عملية معقدة وعرضة للخطأ كما هي خطر الأسلاك السائل جندى بسهولة عن طريق فقاعات الهواء أو الغبار وغيرها من الحطام في القناة ، فضلا عن كسور من الإجهاد أو الانحناء أثناء الإعداد الجهاز. ونحن هنا نقدم وسيلة لأداء picoinjection دون استخدام أقطاب معدنية، مما يجعل تصنيع أبسط وأكثر قوة. لتحريك picoinjection، ونحن بدلا من استخدام السائل حقن نفسها باعتبارها القطب، لأن معظم الكواشف البيولوجية تحتوي على الشوارد الذائبة وغير موصل. نحن أيضا إضافة &quot;فاراداي موار &quot;لحماية المناطق الحساسة من الجهاز ويكون بمثابة الأرض العالمي (الشكل 1). يعزل خندق كهربائيا قطرات المنبع للموقع picoinjection من خلال توفير الأرض، ومنع غير مقصودة الحبرية الاندماج. والفائدة المضافة من أسلوبنا هو أن حجم حقنها في قطرات يعتمد على حجم الجهد تطبيقها، والسماح لها أن تعدل عن طريق ضبط إشارة تطبيقها. نبتدع أجهزتنا في بولي (dimethylsiloxane) (PDMS) باستخدام تقنيات الطباعة بصفائح معدة ضوئيا لينة 4،5. نهجنا هو متوافق مع الأجهزة ملفقة في مواد أخرى، مثل الراتنجات والبلاستيك وإيبوكسى. قنوات لديها آفاق وبعرض من 30 ميكرون، والتي هي الأمثل للعمل مع قطرات 50 ميكرومتر في القطر (65 رر). ونحن نقدم الكواشف عبر أنابيب بولييثيليني (0.3/1.09 مم القطر الداخلي / الخارجي) إدراجها في الموانئ التي تم إنشاؤها أثناء تصنيع الجهاز مع 0.50 ملم اللكمات خزعة، على غرار أساليب described سابقا 5. ماكياج الدقيق للحقن السوائل يعتمد على تطبيق معين. السائل بحاجة تحتوي على الشوارد الذائبة بتركيزات عالية بما يكفي لانتاج ما يكفي من الموصلية الكهربائية للإشارة إلى أن تنتقل إلى picoinjector فقط. في اختبار مقاعد البدلاء، وجدنا أن تركيزات أيونية أكبر من 10 ملم 6 ينبغي أن يكون كافيا، على الرغم من هذه القيمة والتوصيلات السائل تعتمد على أبعاد جهاز معين وحجم الجهد المطبق.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1000">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">1 mL Leur-Lok&#8482; syringes</td>
			<td style="width:143px;">BD Medical</td>
			<td align="right" style="width:160px;">309628</td>
			<td style="width:415px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">LocTite UV-cured adhesive</td>
			<td style="width:143px;">Henkel</td>
			<td align="right">35241</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:283px;">PE-2 Tubing</td>
			<td style="width:143px;">Scientific Commodities</td>
			<td>BB31695-PE/2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Novec HFE-7500</td>
			<td>3M</td>
			<td style="width:160px;">98-0212-2928-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">NaCl</td>
			<td style="width:143px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:160px;">S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">1.5 mL centrifuge tubes</td>
			<td style="width:143px;">Eppendorf</td>
			<td align="right" style="width:160px;">22363531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">BD Falcon 15 ml tube</td>
			<td style="width:143px;">BD Biosciences</td>
			<td align="right" style="width:160px;">352097</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:283px;">Air Pressure Control Pump</td>
			<td style="width:143px;">Control Air Inc.</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td style="width:415px;">We recommend one under the control of DAQ and control software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Syringe Pumps</td>
			<td>New Era</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>Must be capable of holding 1ml syringes and flowing at rates as low as 100 uL/hr</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">HV-Amplfier</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>Must be capable of 1000x amplification of signals between 0.01 and 10 V</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Plasma Bonder/Cleaner</td>
			<td style="width:143px;">Harrick Plasma</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3&#8221; silicon wafers</td>
			<td style="width:143px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:160px;">647535</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PDMS</td>
			<td style="width:143px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>Sylgard 184 with curing agent should be included</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">SU-8 Photoresist</td>
			<td style="width:143px;">MicroChem</td>
			<td style="width:160px;"></td>
			<td>Viscocity depends on device dimensions</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

picoinjection of microfluidic drops without metal electrodes

الأساليب القائمة لpicoinjecting الكواشف إلى قطرات ميكروفلويديك تتطلب أقطاب معدنية دمجها في رقاقة ميكروفلويديك. دمج هذه الأقطاب يضيف خطوات مرهقة وعرضة للخطأ في عملية تصنيع الجهاز. قمنا بتطوير تقنية يغني عن احتياجات الأقطاب المعدنية خلال picoinjection. بدلا من ذلك، فإنه يستخدم السائل حقن نفسها باعتبارها القطب، لأن معظم الكواشف البيولوجية تحتوي على الشوارد الذائبة وغير موصل. من خلال القضاء على الأقطاب، ونحن لحد الساعة الجهاز تلفيق والتعقيد، وجعل الأجهزة أكثر قوة. بالإضافة إلى ذلك، مع نهجنا، وحجم الحقن يعتمد على الجهد المطبق على حل picoinjection؛ وهذا يسمح لنا بسرعة لضبط حجم حقن عن طريق تحوير الجهد المطبق. علينا أن نظهر أن لدينا تقنية متوافق مع الكواشف دمج المركبات البيولوجية المشتركة، بما في ذلك مخازن، والإنزيمات، والأحماض النووية.

الصور المجهرية التي اتخذت في موقع المعرض picoinjection أن كهربة السائل picoinjection ما يكفي لتحريك حقن (الشكل 2). يمكن التحكم في حجم حقن عن طريق تحوير السعة من الجهد تطبيقها، مع ارتفاع الفولتية السماح لكميات الحقن العالي. نحن مؤامرة حجم الحقن مقابل ضخامة الجهد المطبق لمد...

Watch this Scientific Journal Video about Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes at JoVE.com

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

قمنا بتطوير تقنية لpicoinjecting قطرات ميكروفلويديك التي لا تتطلب أقطاب معدنية. على هذا النحو، وأجهزة دمج تقنية لدينا هي أبسط لصنع واستخدام.

Picoinjection من قطرات ميكروفلويديك بدون أقطاب معدنية

Existing methods for picoinjecting reagents into microfluidic drops require metal electrodes integrated into the microfluidic chip. The integration of ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

تصنيع واختبار ميكروفلويديك الميكانيكية المذبذبات

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Ultrasound Velocity Measurement in a Liquid Metal Electrode

الموجات فوق الصوتية قياس السرعة في المعدن السائل الكهربائي

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently ...

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

الجرافين أكسيد Nanohybrid رقيقة التعديل أقطاب شاشة مطبوعة-خفض أكسيد إيريديوم كما يمكن التخلص منها ورقة الكهروكيميائية ميكروفلويديك درجة الحموضة مجسات

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

Knowledge Based Cloud FE Simulation of Sheet Metal Forming Processes

المعرفة وبناء سحابة FE محاكاة عمليات رقة تشكيل المعادن

The use of Finite Element (FE) simulation software to adequately predict the outcome of sheet metal forming processes is crucial to enhancing the ...

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

In Situ Synthesis of Gold Nanoparticles without Aggregation in the Interlayer Space of Layered Titanate Transparent Films

في الموقع توليف الذهب النانوية دون تجميع في الفضاء البينية من الطبقات ملح التيتان أفلام شفافة

Combinations of metal oxide semiconductors and gold nanoparticles (AuNPs) have been investigated as new types of materials. The in situ synthesis of AuNPs ...

Electrospinning of Photocatalytic Electrodes for Dye-sensitized Solar Cells

إلكتروسبينينغ من أقطاب تحفيز ضوئي للخلايا الشمسية توعية صبغ

This work demonstrates a protocol to fabricate a fiber-based photoanode for dye-sensitized solar cells, consisting of a light-scattering layer made of ...

Scalable Solution-processed Fabrication Strategy for High-performance, Flexible, Transparent Electrodes with Embedded Metal Mesh

قابلة للتطوير حل معالجتها استراتيجية تصنيع عالية الأداء، مرنة، أقطاب شفافة مع شبكة معدنية جزءا لا يتجزأ

Here, the authors report the embedded metal-mesh transparent electrode (EMTE), a new transparent electrode (TE) with a metal mesh completely embedded in a ...

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

النمو والخصائص الكيميائية الكتروستاتي للمعدن/ﻻلو3/SrTiO3 هيتيروستروكتوريس

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

تصنيع سوبيرهيدروفوبيك الأسطح المعدنية لتطبيقات مضادة للتجمد

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

تصنيع خيوط تنصهر (FFF) من مكونات معدنية-السيراميك

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with ...