Name: reconfigurable microfluidic channel with pin-discretized sidewalls
Uploaded: 2018-04-12T15:00:00
Duration: 10 min 39 s
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इस शोध KAKENHI (२०८०००४८, २३७००५४३) द्वारा समर्थित किया गया था ।

<ol>
	<li>Nge, P. N., Rogers, C. I., Woolley, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+microfluidic+materials,+functions,+integration,+and+applications.">Advances in microfluidic materials, functions, integration, and applications.</a> Chem Rev. 113 (4), 2550-2583 (2013).</li><li>Araci, I. E., Brisk, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+developments+in+microfluidic+large+scale+integration.">Recent developments in microfluidic large scale integration.</a> Curr Opin Biotechnol. 25, 60-68 (2014).</li><li>Gu, W., Chen, H., Tung, Y. -. C., Meiners, J. -. C., Takayama, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplexed+hydraulic+valve+actuation+using+ionic+liquid+filled+soft+channels+and+Braille+displays.">Multiplexed hydraulic valve actuation using ionic liquid filled soft channels and Braille displays.</a> Appl Phys Lett. 90 (3), 033505 (2007).</li><li>Konda, A., Taylor, J. M., Stoller, M. A., Morin, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconfigurable+microfluidic+systems+with+reversible+seals+compatible+with+2D+and+3D+surfaces+of+arbitrary+chemical+composition.">Reconfigurable microfluidic systems with reversible seals compatible with 2D and 3D surfaces of arbitrary chemical composition.</a> Lab Chip. 15 (9), 2009-2017 (2015).</li><li>Hahn, Y., Hong, D., Kang, J., Choi, 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+Reconfigurable+microfluidics+platform+for+microparticle+separation+and+fluid+mixing.">A Reconfigurable microfluidics platform for microparticle separation and fluid mixing.</a> Micromachines. 7 (8), 139 (2016).</li><li>Kintses, B., van Vliet, L. D., Devenish, S. R. A., Hollfelder, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+droplets:+new+integrated+workflows+for+biological+experiments.">Microfluidic droplets: new integrated workflows for biological experiments.</a> Curr Opin Chem Biol. 14 (5), 548-555 (2010).</li><li>Jebrail, M. J., Bartsch, M. S., Patel, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+microfluidics:+a+versatile+tool+for+applications+in+chemistry,+biology+and+medicine.">Digital microfluidics: a versatile tool for applications in chemistry, biology and medicine.</a> Lab Chip. 12 (14), 2452-2463 (2012).</li><li>Frey, O., Misun, P. M., Fluri, D. A., Hengstler, J. G., Hierlemann, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconfigurable+microfluidic+hanging+drop+network+for+multi-tissue+interaction+and+analysis.">Reconfigurable microfluidic hanging drop network for multi-tissue interaction and analysis.</a> Nat Commun. 5, 4250 (2014).</li><li>Futai, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconfigurable+microchannels+with+discretized+moving+sidewalls.">Reconfigurable microchannels with discretized moving sidewalls.</a> Chem Micro-Nano Syst. 10 (1), 24-25 (2011).</li><li>Oono, 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=Reconfigurable+microfluidic+device+with+discretized+sidewall.">Reconfigurable microfluidic device with discretized sidewall.</a> Biomicrofluidics. 11 (3), 034103 (2017).</li></ol>

लेखकों की घोषणा है कि वे कोई प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों की है ।

पिन-discretized microchannel एक पूर्ण विशेषताओं microfluidic चैनल है, और हम यह स्पष्ट रूप से किसी भी मौजूदा microfluidic चैनलों के साथ तुलना में चैनल आकार में उच्च विन्यास है कि विश्वास करते हैं. प्रोटोकॉल हम यहां प्रदान की microfluidic उपकरणों के साथ सेल संस्कृति के लिए सक्षम हो जाएगा धीरे से सेल संस्कृति सतह क्षेत्र के विस्तार के लिए एक लंबी अवधि के लिए प्रवाह के तहत संस्कृतियों रखो । इस उपकरण में भी प्रदान करेगा में चैनल पैटर्न के बिना कोशिकाओं के नमूनों सब्सट्रेट पहले से या किसी अंय विचार पर डिजाइन या निर्माण के समय में प्रोटीन । इसके अलावा, इस विन्यास microfluidic डिवाइस आसानी से बहुत कुछ मौजूदा microfluidic उपकरणों को संभाल कर सकते हैं कि ऐसी मुश्किल से प्रवाह सामग्री की हैंडलिंग को लागू करने में मदद मिलेगी जो मजबूत में चैनल विस्थापन प्रवाह, उत्पन्न करता है. इसका मतलब यह है कि कोशिकाओं और अन्य सूक्ष्मजीवों, गैसों, और अन्य गैर तरल पदार्थ के बीच बातचीत डिवाइस डिजाइन में बड़े संशोधनों के बिना इस डिवाइस का उपयोग कर मूल्यांकन किया जा सकता है.
हम लाप्लास दबाव या बाहरी प्रवाह नियंत्रण विधियों के रूप में चैनल के एक प्रवेश करने के लिए दबाव हीड्रास्टाटिक लागू करने पर विचार किया है । हम एक मरा हुआ अंत में तरल धक्का की सिफारिश नहीं है क्योंकि यह हवा वेंट चैनल की ओर पिन के बीच अंतराल और छत के माध्यम से प्रवाह उत्पंन करेगा/ कई तरल पदार्थ आपरेशनों इस तरह के पिन आपरेशन की आवश्यकता नहीं है । उदाहरण के लिए, मिश्रण एक पिन द्वारा तरल मसला द्वारा पूरा किया जा सकता है (यानी, आगे और पीछे कई बार केवल एक पिन चलती).
डिवाइस के सबसे महत्वपूर्ण भागों पिन कर रहे हैं. लंबाई में परिशुद्धता, समानता, सीधा और सतह की गुणवत्ता पिन के लिए आवश्यक हैं, के रूप में वे एक microchannel फार्म चाहिए, सुचारू रूप से स्थानांतरित करना चाहिए, और आसंन पिन के आंदोलन का मार्गदर्शन करना चाहिए. इसलिए, हम अनुशंसा करते हैं कि पिन एक कंपनी है कि चित्रा 2के समान एक ड्राइंग प्रस्तुत करके परिशुद्धता मशीनिंग में माहिर से आदेश दिया जाना चाहिए. वहां कंपनियों है कि अतिरिक्त ज्यामितीय आयामी और स्पष्ट सतह किसी न किसी दिशाओं की आवश्यकता हो सकती है । हालांकि, पिन पुन: प्रयोज्य है अगर वे देखभाल के साथ नियंत्रित कर रहे है और कभी नाइट्रिक एसिड के साथ passivated ।
elastomeric बैरियर एक और महत्वपूर्ण विशेषता है, और इसके गठन डिवाइस की निर्माण प्रक्रियाओं में सबसे महत्वपूर्ण कदम है । एक ठीक machined आधार दोहराने और विश्वसनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए आवश्यक हो जाएगा । खरीदे गए अवरोध पर पिन भी एक महत्वपूर्ण कदम है । पिन अच्छी तरह से रखा जाना चाहिए गठबंधन, और अंतर भराव और हवा के बुलबुले के बिना बाधा में एंबेडेड । इन चरणों में पिन के माध्यम से रिसाव को रोकने, जो इस microfluidic डिवाइस के साथ एक आम समस्या है.
इस उपकरण का उपयोग करने में अंय आम मुद्दों पर एक) घर्षण रोका पिन, और ख) सेल मौत, और कम विकास दर हैं । इन के लिए संभावित कारणों में एक) शामिल असमान (पतला या लहरदार) पिन मध्य, धंसा सतह की खराब गुणवत्ता, और पिन टिप ऊंचाई और सिलिकॉन स्लैब के लिए एक मोल्ड पर photoresist परत की ऊंचाई के बीच आयामी मिसफिट के नक़्क़ाशी । नक़्क़ाशी निर्माण, तापमान, और आंदोलन का समायोजन पिन आंदोलन को बेहतर बनाने में मदद कर सकते हैं । इसके अलावा, मोम या चिपकने का उपयोग करने के लिए समस्या को हल करने के लिए संकेत प्रदान करेगा बिना परीक्षण फिटिंग । b में संभावित कारक) पिन के अपर्याप्त passivation हैं, elastomeric अवरोधों के लिए चिपकने वाले के चयन में त्रुटियाँ, और चिपकने का अपूर्ण इलाज. कुछ कोशिकाओं fibronectin या अंय प्रोटीन या पॉलिमर कि सेल आसंजन को बढ़ावा देने के साथ microchannel अंदर कोटिंग की आवश्यकता हो सकती है । इसके अलावा, ऐसे trypsinization और केंद्रापसारक के रूप में सेल संस्कृति अभ्यास में अनुकूलन microchannel में मृत कोशिकाओं में कमी होगी ।
प्रस्तुत निर्माण प्रोटोकॉल की सीमाओं में से एक है कि केवल sidewalls में से एक discretized है । चैनल की पुनर्विन्यास और यदि दोनों sidewalls पिन arrays द्वारा निर्मित कर रहे है सुधार होगा । हालांकि यह पिन और अब निर्माण कदम की दोगुनी राशि की आवश्यकता है, यह एक तकनीकी रूप से व्यवहार्य विकल्प है ।

Microfluidic उपकरणों-सूक्ष्म आकार के उपकरणों है कि तरल और उनके प्रवाह की छोटी मात्रा में नियंत्रण-एक "चिप" वृद्धि पोर्टेबिलिटी के साथ प्रारूप में जैव चिकित्सा प्रक्रियाओं के miniaturization की पेशकश और, अक्सर, सामर्थ्य । के रूप में हाल ही में एक समीक्षा1में वर्णित है, विभिंन microfluidic रिक्त स्थान और सकारात्मक सुविधाओं से मिलकर घटकों जैसे मिश्रण, जुदाई, कण फँसाने, या प्रतिक्रियाओं के रूप में बुनियादी और प्रमुख द्रवित कार्यों का एहसास विकसित किया गया है ।
जबकि कई microfluidic उपकरणों के व्यवहार डिजाइन चरण में निर्धारित किया जाता है, microfluidic उपकरणों के कुछ प्रकार के बाद उनकी संरचना या व्यवहार के निर्माण परिवर्तन की अनुमति । यहाँ हम "विन्यास" के रूप में इस सुविधा का उल्लेख. microfluidic प्रणालियों की पुनर्विन्यास आम तौर पर समय और एक डिवाइस डिजाइन करने के लिए आवश्यक लागत कम कर देता है, और/या समय के साथ microfluidic लेआउट या कार्यों का अनुकूलन सक्षम बनाता है ।
पहले वर्णित पुनर्विन्यास microfluidic डिवाइस निम्न तीन श्रेणियों में आते हैं । पहले में, elastomeric चैनलों के विरूपण प्रवाह दर और दिशाओं उपयोग के दौरान परिवर्तित करने के लिए अनुमति देता है । पुनः विन्यास प्राप्त करने के लिए, elastomeric चैनलों वायवीय दबाव स्रोतों के रूप में विभिन्न बाहरी और नियंत्रणीय बलों द्वारा विकृत कर रहे हैं2, ब्रेल प्रेरक3, या संपीड़न सील4. दूसरे में, विन्यास उपकरणों ऐसे बहु परत द्रव सर्किट के रूप में मॉड्यूलर डिजाइन, पर भरोसा करते हैं, चुंबकीय संयोजी के साथ मॉड्यूलर चैनल, और टयूबिंग आधारित microfluidics5. तीसरे में, डिवाइस ही पुनर्विन्यास नहीं है, लेकिन इलेक्ट्रोड arrays पर microdroplet परिवहन (अक्सर डिजिटल microfluidics के रूप में जाना जाता है)6,7 और हैंगिंग ड्रॉप आधारित microfluidic उपकरणों पर8 सक्षम मांग प्रवाह या द्रव के मार्ग स्विचन ।
बहरहाल, इन reविंयास के कई टोपोलॉजिकल और macroscopic के स्तर पर सीमित हैं । उदाहरण के लिए, कई एकीकृत microfluidic उपकरणों के प्रवाह को रोकने या पूर्वनिर्धारित क्षेत्रों में microchannels गिर द्वारा प्रवाह की दिशा बदल जाते हैं । हालांकि, स्थिति और ढह जा करने के लिए क्षेत्रों की संख्या पुनर्विन्यास नहीं कर रहे हैं । हालांकि डिजिटल microfluidics द्रव हैंडलिंग क्षमताओं की एक किस्म है, संभव प्रवाह काफी हद तक प्रत्येक छोटी बूंद की मात्रा तक सीमित किया जाना चाहिए । इसके अलावा, जब सेल संस्कृति मीडिया के इस तरह की बूंदों में संस्कृति रहे हैं, अतिरिक्त प्रयास वाष्पीकरण और बूंदों से गैस अपव्यय को रोकने के लिए और परासरणीयता सदमे और अचानक पीएच परिवर्तन से बचने की जरूरत है ।
चैनल सुविधा स्तर के विन्यास का एहसास करने के लिए, हम चल sidewalls के साथ एक microfluidic डिवाइस का प्रस्ताव किया है कि मशीन तत्वों की arrays शामिल गतिशील उंहें पुनः कॉंफ़िगर जब9का उपयोग करें । एक विकृत sidewall फार्म करने के लिए, छोटे आयताकार पिंस ऊपर लाइन में खड़ा किया गया था कि पिन के प्रत्येक छोर sidewall के एक खंड परिभाषित । पिन फिसलने sidewall जो परिवहन या कोशिकाओं के नमूनों की अनुमति की विकृति की अनुमति दी, बुलबुले, और चैनल के अंदर कणों. मृत मात्रा को कम करने और विन्यास को अधिकतम करने के लिए, आसंन पिन के बीच की दूरी को कम किया जाना था. हालांकि, मजबूत केशिका कार्रवाई microchannel के अंदर और बाहर जोड़ने पिंस के बीच छोटे अंतराल पर अभिनय पिन गैप में प्रवेश करने के किसी भी तरल के रिसाव का कारण बनता है, मीडिया वाष्पीकरण के कारण, बैक्टीरियल या साइटोटोक्सिक संदूषण, और अंततः सेल मौत. इसलिए, हम है कि चक्रीय पिन कार्रवाई और लंबी अवधि के सेल संस्कृति को झेलने के रिसाव मुक्त discretized sidewall-प्रकार विन्यास microfluidic चैनल विकसित किया है10.
इस अनुच्छेद में, हम एक discretized sidewall कि सेल संस्कृति क्षेत्र में क्रमिक वृद्धि के बाद reconfigured किया जा सकता है के साथ microfluidic सेल संस्कृति उपकरण बनाने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं । असतत चैनल sidewalls की हवा प्रतिदीप्ति इमेजिंग का उपयोग कर परीक्षण किया है । कोशिका-संस्कृति की अनुकूलता और कोशिका के नमूनों की क्षमता का उपयोग ऑन-चिप सेल कल्चर का मूल्यांकन किया जाता है.
इस microfluidic प्रणाली उपयुक्त है जब भी उपयुक्त चैनल डिजाइन पूर्व निर्धारित नहीं किया जा सकता है और मांग पर बदला जाना चाहिए । उदाहरण के लिए, चैनल चौड़ाई और प्रवाह दर कक्ष वृद्धि या माइग्रेशन के आधार पर समायोजित करने के लिए, चैनल में अनपेक्षित रूप से व्यवहार करने वाले सक्रिय सूत्रकृमि या अन्य छोटे ऑब्जेक्ट्स को प्रवाहित या ट्रैप करने के लिए, या विभिन्न अपुष्ट नमूनों या उत्पादों को स्वीकार करने के लिए इस सिस्टम का उपयोग किया जा सकता है जो डिजाइन के समय अभी तक कल्पना नहीं की गई थी ।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:689px;" width="689">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Oven</td>
			<td style="width:124px;">Yonezawa</td>
			<td style="width:92px;">MI-100</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">10% Nitric Acid</td>
			<td style="width:124px;">Wako Chemicals</td>
			<td style="width:92px;">149-06845</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:288px;">Stainless steel pins</td>
			<td style="width:124px;">Micro Giken</td>
			<td style="width:92px;">N/A</td>
			<td style="width:185px;">0.3 mm crosssection, Grade 316L stainless steel, wire-cut EDM</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Mold release agent</td>
			<td style="width:124px;">Fluoro Technology</td>
			<td style="width:92px;">FG-5093SH</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td style="width:124px;">Shin-Etsu Chemicals</td>
			<td style="width:92px;">KE-106</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Negative epoxy photoresist</td>
			<td style="width:124px;">Nippon Kayaku</td>
			<td style="width:92px;">SU-8 3050</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Coverglasses (Rectangular)</td>
			<td style="width:124px;">Matsunami Glass</td>
			<td style="width:92px;">26 x 60mm No.4</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Acetone</td>
			<td style="width:124px;">Kanto Chemicals</td>
			<td style="width:92px;">01060-79</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Glass slides (Large)</td>
			<td style="width:124px;">Matsunami Glass</td>
			<td style="width:92px;">76 x 52mm No.1</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Silicone adhesive</td>
			<td style="width:124px;">Shin-Etsu Chemicals</td>
			<td style="width:92px;">KE-41</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">White petrolatum</td>
			<td style="width:124px;">Nikko Rica</td>
			<td style="width:92px;">Sun White P-1</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Polytetrafluoroethylene (PTFE) powder</td>
			<td style="width:124px;">Power House Accele</td>
			<td style="width:92px;">Microfluon II</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Clear acrylic plate (3 mm-thick)</td>
			<td style="width:124px;">Various</td>
			<td style="width:92px;">N/A</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:288px;">Pneumatic dispenser</td>
			<td style="width:124px;">Musashi Engineering</td>
			<td style="width:92px;">ML-5000XII</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Hydrochloric acid</td>
			<td style="width:124px;">Kanto Chemicals</td>
			<td>180768-00</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Computer numerical control (CNC) mill</td>
			<td style="width:124px;">Pro Spec Tools</td>
			<td style="width:92px;">PSF240-CNC</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">End mill (4 mm diameter)</td>
			<td style="width:124px;">Mitsubishi Materials</td>
			<td style="width:92px;">MS2MSD0400</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">End mill (1 mm diameter)</td>
			<td style="width:124px;">Mitsubishi Materials</td>
			<td style="width:92px;">MS2MSD0100</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Adhesive (chemical-resistant and low viscosity )</td>
			<td style="width:124px;">Cotronics</td>
			<td style="width:92px;">Duralco 4460</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="80">
			<td height="80" style="height:80px;width:288px;">Borisilicate glass vials</td>
			<td style="width:124px;">Various</td>
			<td style="width:92px;"></td>
			<td style="width:185px;">To prepare HNO3+HCl solution (Aqua regia). Always select borosilicate glass.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Sodium bicarbonate</td>
			<td style="width:124px;">Kanto Chemicals</td>
			<td style="width:92px;">37116-00</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Ultrasonic cleaner</td>
			<td style="width:124px;">AS ONE</td>
			<td style="width:92px;">AS12GTU</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Ultrasonic drill</td>
			<td style="width:124px;">Shinoda Tools</td>
			<td style="width:92px;">SOM-121</td>
			<td style="width:185px;">Used as a ultrasonic homogenizer.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Spin coater</td>
			<td style="width:124px;">Active</td>
			<td style="width:92px;">ACT-220DII</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Hotplate</td>
			<td style="width:124px;">AS ONE</td>
			<td style="width:92px;">ND-1</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:288px;">Photoplotted film (12,700 dpi)</td>
			<td style="width:124px;">Unno Giken</td>
			<td style="width:92px;">N/A</td>
			<td style="width:185px;">Negative image of the recess at the bottom of a PDMS slab are plotted.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">2-methoxy-1-methylethyl acetate</td>
			<td style="width:124px;">Wako Chemicals</td>
			<td style="width:92px;">130-10505</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">UV spot light source</td>
			<td style="width:124px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:92px;">L8327</td>
			<td style="width:185px;">Ultraviolet source</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Nitrogen</td>
			<td style="width:124px;">Various</td>
			<td style="width:92px;">N/A</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Vacuum desiccator and pump</td>
			<td style="width:124px;">AS ONE</td>
			<td style="width:92px;">MVD-100, GM-20S</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Scalpels</td>
			<td style="width:124px;">Various</td>
			<td style="width:92px;">No.11</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="60">
			<td height="60" style="height:60px;width:288px;">Biopsy punches (1.0mm and 2.0mm)</td>
			<td style="width:124px;">Kai Medical</td>
			<td style="width:92px;">BP-10F(1.0m), BP-20F(2.0mm)</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Glass engraving pen</td>
			<td style="width:124px;">Various</td>
			<td style="width:92px;">N/A</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Cleaning solution</td>
			<td style="width:124px;">Tama Chemicals</td>
			<td style="width:92px;">TMSC</td>
			<td style="width:185px;">Dilute 1:100 with deionized water</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Sputter coater</td>
			<td style="width:124px;">San-yu Electron</td>
			<td style="width:92px;">SC-708</td>
			<td style="width:185px;">For plasma bonding.</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Dispenser syringe (5 ml)</td>
			<td style="width:124px;">Musashi Engineering</td>
			<td style="width:92px;">PSY-5E</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Plunger</td>
			<td style="width:124px;">Musashi Engineering</td>
			<td style="width:92px;">FLP-5E</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Blunt needle (21G)</td>
			<td style="width:124px;">Musashi Engineering</td>
			<td style="width:92px;">PN-21G-B</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Adapter tube</td>
			<td style="width:124px;">Musashi Engineering</td>
			<td style="width:92px;">AT-5E</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Fermenter</td>
			<td style="width:124px;">Japan Kneader</td>
			<td style="width:92px;">PF100</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Green fluorescent dye (Alexa Fluor 488 carboxylic acid)</td>
			<td style="width:124px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:92px;">A33077</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Large plastic dish</td>
			<td style="width:124px;">Greiner bio-one</td>
			<td style="width:92px;">688161</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Absorbent paper</td>
			<td style="width:124px;">Asahi Kasei</td>
			<td style="width:92px;">BEMCOT M-1</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Inverted microscope</td>
			<td style="width:124px;">Leica</td>
			<td style="width:92px;">DMi8</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Microscope camera</td>
			<td style="width:124px;">Qimaging</td>
			<td style="width:92px;">Retiga 2000R</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Dulbecco modified Eagle medium (DMEM)</td>
			<td style="width:124px;">GE Health Care</td>
			<td style="width:92px;">SH30021.01</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Antibiotic-antimycotic solution</td>
			<td style="width:124px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:92px;">15240-062</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Trypsin/EDTA solution</td>
			<td style="width:124px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:92px;">25200-056</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Phosphate buffered saline (PBS)</td>
			<td style="width:124px;">GE Health Care</td>
			<td style="width:92px;">SH30256.01</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Fetal bovine serum (FBS)</td>
			<td style="width:124px;">Biowest</td>
			<td style="width:92px;">S1820</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Cell counter</td>
			<td style="width:124px;">FPI</td>
			<td style="width:92px;">OC-C-S02</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Cell culture vessel</td>
			<td style="width:124px;">VIOLAMO</td>
			<td style="width:92px;">VTC-D100</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">15 ml conical tube</td>
			<td style="width:124px;">Corning</td>
			<td style="width:92px;">352095</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Shop microscope</td>
			<td style="width:124px;">PEAK</td>
			<td style="width:92px;">2034-20</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">Hand sprayer</td>
			<td style="width:124px;">FURUPLA</td>
			<td style="width:92px;">No.3530</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Coverglasses (Rectangular)</td>
			<td style="width:124px;">Matsunami Glass</td>
			<td style="width:92px;">10 x 20mm No.4</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:288px;">CAD/CAM software</td>
			<td style="width:124px;">Autodesk</td>
			<td style="width:92px;">Inventor HSM</td>
			<td style="width:185px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:288px;">Nitrogen gas pressure regulator</td>
			<td style="width:124px;">AS ONE</td>
			<td style="width:92px;">GF1-2506-RN-V</td>
			<td style="width:185px;">Set to 0.1 MPa</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

reconfigurable microfluidic channel with pin-discretized sidewalls

Microfluidic घटकों विभिंन आकार है जैसे मिश्रण, जुदाई, कण फँसाना, या प्रतिक्रियाओं के रूप में विभिंन कुंजी Microfluidic कार्यों का एहसास है की जरूरत है । चैनल आकार को बनाए रखते हुए निर्माण के बाद भी विकृत करता है कि एक microfluidic चैनल उच्च spatiotemporal पुनर्विन्यास सक्षम बनाता है. इस पुनर्विन्यास में आवश्यक है ऐसे प्रमुख microfluidic फ़ंक्शन जो मौजूदा "पुनर्विन्यास" या "एकीकृत" microfluidic प्रणालियों में प्राप्त करना कठिन है. हम एक विकृत sidewall आयताकार पिंस के सिरों के बाद संरेखित सरणी के साथ मिलकर एक microfluidic चैनल के निर्माण के लिए एक विधि का वर्णन । Actuating उनके अनुदैर्ध्य दिशाओं में पिन ' पिन अंत पदों में परिवर्तन, और इस प्रकार, discretized चैनल sidewalls के आकार. पिन अंतराल meniscus बलों की वजह से आसंन पिन के लिए अवांछित रिसाव या आसंजन पैदा कर सकता है । पिन अंतराल को बंद करने के लिए, हमने हाइड्रोकार्बन-फ्लोरो सस्पेंशन-आधारित गैप भराव को elastomeric बैरियर के साथ पेश किया है । इस पुनर्विन्यास microfluidic डिवाइस मजबूत लौकिक में चैनल विस्थापन प्रवाह उत्पन्न कर सकते हैं, या चैनल के किसी भी क्षेत्र में प्रवाह को रोक सकते हैं । इस सुविधा की मांग पर सुविधा होगी, कोशिकाओं की हैंडलिंग, चिपचिपा तरल पदार्थ, गैस बुलबुले, और गैर तरल पदार्थ, भले ही उनके अस्तित्व या व्यवहार निर्माण के समय अज्ञात है ।

पुनर्विन्यास microchannel का निर्माण चित्रा 1में दिखाया गया है । एकाधिक आयताकार पिन एक गिलास सब्सट्रेट पर रखा गया था और इतनी लाइन में खड़ा किया गया था कि पिन के लंबे पक्ष के संपर्क में थे. छिद्रित छेद और पिन ऊंचाई के रूप में एक ही गहराई के एक अवकाश के साथ एक PDMS शीट पिन के सिरों को कवर चैनल प्रवेश/आउटलेट जलाशयों, चैनल की छत, और चैनल दीवार है कि पिन के शामिल विपरीत एक और sidewall के रूप में । पिन से घिरा क्षेत्र, एक दीवार (PDMS शीट के चेहरों में से एक), और गिलास सब्सट्रेट एक microfluidic चैनल के रूप में ।
जैसा कि पहले वर्णित है, प्रस्तावित microfluidic प्रणाली की पुनर्विन्यास कई छोटे बहुत छोटे लेकिन गैर शूंय अंतराल के साथ समानांतर में रखा पिंस द्वारा हासिल की है । पिछले रिपोर्टों में समस्या मजबूत केशिका प्रभाव द्वारा अंतराल के माध्यम से उत्पंन प्रवाह था । इस समस्या को दूर करने के लिए अंतराल पहले गैप भराव से भरे गए थे । इस प्रोटोकॉल में, चिपचिपा हाइड्रोकार्बन और फ्लोरो पाउडर का एक फैलाव मिश्रण एक अंतर भराव के रूप में इस्तेमाल किया गया था । हालांकि, गैप भराव खुद भी केशिका प्रभाव के अधीन है । इसलिए, जैसा कि आरेख 1में दिखाया गया है, परिणामस्वरूप पुनर्विन्यास योग्य microchannel में हाइड्रोकार्बन/फ्लोरो गैप भराव और अंतर-भराव की बाहरी परिधि के चारों ओर एक elastomeric बाधा बनाई गई है । पिन के बीच thinning की मोटाई और दो पिन के बीच elastomeric बाधा की ताकत सुनिश्चित करने के लिए गैप भराव की एक पर्याप्त राशि को समायोजित करने की जरूरत है.
चित्र 2 a एक sidewall खंड को प्रपत्र वाले किसी pin का आरेखण दिखाता है । स्टेनलेस स्टील ग्रेड 316l अपनी जंग प्रतिरोधी और कम नमकीन पानी के गुणों के कारण सामग्री के रूप में चुना गया था । हालांकि, एक अतिरिक्त passivation प्रक्रिया पिन सेल संस्कृति संगत बनाने के लिए आवश्यक था । एक पिन एक sidewall खंड को सफलतापूर्वक बनाने के लिए burrs के बिना एक सटीक आयताकार टिप होना चाहिए । इसके अलावा, एक पिन एक "संभाल" इतना है कि पिन आसानी से संभाल धक्का द्वारा ले जाया जा सकता है होना चाहिए । क्योंकि प्रत्येक पिन एक संकीर्ण मध्य है, पिन के बीच elastomer की मोटाई के लिए पिन आंदोलन की वजह से कतरनी झेलने के लिए पर्याप्त था. अंय डिवाइस शामिल भागों के विपरीत, पिन के निर्माण, मध्य thinning को छोड़कर, एक बिजली के निर्वहन मशीनिंग (ईडीएम) में विशेषज्ञता कंपनी से आदेश दिया जाना चाहिए क्योंकि यह सबसे सटीक और लागत मशीनिंग के प्रभावी तरीकों में से एक है छोटे कठिन धातुओं के बने पार्ट्स । अपने आप को नक़्क़ाशी से thinning मध्य प्रदर्शन मशीनिंग की लागत और झुकने या मशीनिंग के दौरान तोड़ने के जोखिम को कम कर देता है ।
कि गैप भराव, elastomeric बाधा, और अंततः पुनर्विन्यास microchannel समारोह की निर्विवाद ठीक से पुष्टि करने के लिए, प्रतिदीप्ति द्वारा रिसाव का पता लगाने का इस्तेमाल किया गया था. चित्रा 3 elastomeric बैरियर के किनारे के पास के क्षेत्र के एक प्रतिदीप्ति छवि से पता चलता है 3 दिनों के बाद microchannel फ्लोरोसेंट अनुरेखक डाई युक्त पानी से भर गया था । प्रतिदीप्ति इमेज से पता चलता है कि लिक्विड भरने वाला चैनल elastomeric बैरियर के दिख रहे किनारे से लगभग २०० µm की गहराई तक पहुंच गया । हालांकि, लिक्विड गैप भराव तक नहीं पहुंचा । इसके अतिरिक्त, elastomeric बैरियर के माध्यम से गैप भराव का कोई रिसाव नहीं मनाया गया । इस अवलोकन इंगित करता है कि पिन और elastomeric बाधा के संकीर्ण बीच तंग फिट अंतराल के माध्यम से तरल के प्रवास को रोका ।
अंत में, हमने संस्कृति क्षेत्र के साथ दीर्घकालिक कोशिका संस्कृति का प्रदर्शन किया जो कि चित्रा 4एमें दिखाई गई पुनर्विन्यास microfluidic डिवाइस के sidewall का विस्तार कर रहा है । 0 d पर, कक्षों की एक छोटी संख्या एक पिन-चौड़ाई के बराबर एक रिक्ति के भीतर सीमित हो गई थी और अंय कक्ष aspirated थे । २ डी पर, कोशिकाएँ निचली सतह से जुड़ी हुई थीं और proliferating शुरू हो गई थीं. दो पिन इतनी मुकर गया कि सभी कोशिकाओं को स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे थे, हालांकि अभी भी प्रभावित कम था । 5 डी पर, कोशिकाओं पैदा करना करने के लिए जारी रखा और प्रवाह में वृद्धि हुई । 6 और 9 डी में, दो अंय पिंस कोशिकाओं underconfluent रखने के लिए मुकर गए । संस्कृति क्षेत्र के क्रमिक विस्तार का प्रभाव चित्रा 4बीमें दिखाया गया है । वहां दिन पर सेल घनत्व में अचानक परिवर्तन पिन (ओं) से मुकर गए थे । हालांकि, सेल गिनती की वृद्धि दर लगातार रखा गया था, जबकि ठेठ कोशिका संस्कृति में देखा घातीय है ।
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig1.jpg"> चित्र 1 : एक पिन-discretized sidewall के साथ विन्यास microfluidic डिवाइस. (a) भागों और एक पुनर्विन्यास microfluidic डिवाइस का निर्माण । डिवाइस एक सीधे चैनल 10 स्टेनलेस स्टील PDMS/ग्लास microchannel सुविधाओं में डाला पिंस के सिरों द्वारा गठित sidewall के साथ है । गैप भराव और एक elastomeric बाधा पिन अंतराल के माध्यम से लीक से तरल को रोकता है । Coverglasses, गैप भराव, और elastomer बैरियर एक polymethylmethacrylate (पीएमएमए) आधार के लिए तय कर रहे हैं । (B) स्वचालित पिन हेर-फेर । एक अंत धातु के एक पत्रक से बने प्रभाव एक 3-अक्ष डेस्कटॉप रोबोट के लिए तय हो गई है । एक पिन ले जाने के लिए, अंत प्रभाव अपने ऊर्ध्वाधर अंत धक्का । अलग लंबाई के साथ पिन तीन बार पिन चौड़ाई के अंतराल पर रखा जाता है । अंतराल सुनिश्चित करता है कि अंत प्रभाव पर्याप्त निकासी के साथ एक बार में एक पिन साथी । <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig1large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig2.jpg"> चित्र 2 : मशीन प्रोटोकॉल में इस्तेमाल किया भागों की यांत्रिक ड्राइंग। इकाइयों मिलीमीटर में कर रहे हैं; R एक त्रिज्या आयाम को इंगित करता है; स्क्वायर प्रतीक (□) वर्ग सुविधाओं को इंगित करता है; t मोटाई इंगित करता है । (क) sidewall के एक भाग के रूप में एक 316l स्टेनलेस स्टील पिन । पिन का आदेश दिया और मशीन के रूप में वर्णित किया जा सकता है । कुत्ते की हड्डी की तरह आकार बनाने के लिए पिन मध्य के thinning इस ड्राइंग में प्रतिबिंबित नहीं है क्योंकि यह मशीनिंग के भाग के रूप में आदेश नहीं किया गया था, लेकिन प्रोटोकॉल के भाग के रूप में किया गया था । (ख) एक polymethylmethacrylate (पीएमएमए) आधार है कि पिन आंदोलन के खिलाफ जगह में coverglasses, गैप भराव और elastomeric बाधा रखती है । (ग) एक नक़्क़ाशी पकवान है कि पिन के बीच खोदना करने के लिए प्रयोग किया जाता है । एक नक़्क़ाशी पकवान बनाने के लिए, कांच के चार टुकड़े सिलिकॉन चिपकने का उपयोग कर बंधुआ हैं । सिलिकॉन चिपकने का एक समोच्च पैटर्न पकवान पर पिन के स्थान के बाद पकवान पर तैयार की है के रूप में ड्राइंग में दिखाया गया है । <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig2large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig3.jpg"> चित्र 3 : पिन अंतराल के माध्यम से एक पुनर्विन्यास microchannel से रिसाव का पता लगाने प्रतिदीप्ति. हरी फ्लोरोसेंट डाई के प्रतिदीप्ति छवि विन्यास microchannel भरने सील संरचना है, जो एक अंतर भराव (अपारदर्शी) और elastomeric बाधा (पारदर्शी) के होते हैं की एक चरण विपरीत छवि पर मढ़ा है. elastomer बैरियर के एक किनारे meniscus जैसी सुविधाओं के रूप में दिखाई देता है और एक ऊपरी बिंदीदार रेखा से चिह्नित है; elastomer बैरियर और गैप भराव के बीच इंटरफेस meniscus की तरह सुविधाओं है कि काले क्षेत्र से संपर्क करें और निचले बिंदीदार रेखा से संकेत दिया है के रूप में दिखाया गया है । <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig3large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig4.jpg"> चित्र 4 : प्रगतिशील और सतत कोशिका विकास चर सेल संस्कृति क्षेत्र के साथ एक पुनर्विन्यास microchannel में. (a) क्योंकि-एक सेल संस्कृति क्षेत्र में 7 सेल विकास sidewalls चलती द्वारा सीमित । (ख) विकास वक्र और समय विकास के घनत्व के-7 चर में सीमित कोशिकाओं-विन्यास microchannel में दिखाया गया है आकार संस्कृति क्षेत्रों में एक). तीन ऊर्ध्वाधर तीरों क्रमशः 2, 5, और 6 डी में सेल संस्कृति क्षेत्र के विस्तार को निरूपित । सेल गिनती के अलावा, सेल घनत्व एक ही संस्कृति क्षेत्रों के लिए दिखाए जाते हैं, प्रत्येक घातीय वृद्धि वक्र के लिए व्यक्तिगत रूप से सज्जित, और स्थानीय दोहरीकरण समय (टीडी [एच]) फ्रेम में दिखाया अनुमान के लिए इस्तेमाल किया । <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig4large.jpg" target="_blank">कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।</a>

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Reconfigurable Microfluidic Channel with Pin-discretized Sidewalls

विकृत sidewalls के साथ एक microfluidic चैनल का उपयोग करते समय प्रवाह नियंत्रण, कण हैंडलिंग, चैनल आयाम अनुकूलन और अन्य पुनर्विन्यास प्रदान करता है. हम पिन है कि उनके आकार को बदलने के लिए अनुमति देता है की एक सरणी के बने sidewalls के साथ एक microfluidic चैनल के निर्माण के लिए एक विधि का वर्णन ।

पिन-discretized Sidewalls के साथ पुनर्विन्यास Microfluidic चैनल

Microfluidic components need to have various shapes to realize different key microfluidic functions such as mixing, separation, particle trapping, or ...

Research

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