Name: reconfigurable microfluidic channel with pin-discretized sidewalls
Uploaded: 2018-04-12T15:00:00
Duration: 10 min 39 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Reconfigurable Microfluidic Channel with Pin-discretized Sidewalls at JoVE.com

Это исследование было поддержано KAKENHI (20800048, 23700543).

<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>

Авторы заявляют, что они не имеют никаких финансовых интересов.

Микроканальные дискретизированы ПИН — это полнофункциональный microfluidic канал, и мы считаем, что он имеет очевидно высокой реконфигурации в формы канала, по сравнению с любыми существующими каналами microfluidic. Протокол, который мы представили здесь позволит microfluidic приборы способны клеточной культуры с постепенно расширяет площадь поверхности культуры клеток сохранить культур под confluency течение длительного времени. Устройство будет также оказывать в канал патронирования клеток без кучность белков на субстрат заранее или другие рассмотрения во время проектирования или производства. Кроме того это устройство реконфигурируемых microfluidic легко создает сильное смещение в канале потока, который поможет реализовать обработку таких сложных для потока материалов, что очень немногие существующие microfluidic устройства может справиться. Это означает, что взаимодействие между клетки и других микроорганизмов, газов и других не жидкости можно оценить с помощью этого устройства без больших изменений в конструкции устройства.
Мы рассмотрели, применяя Лапласа давления или гидростатического давления для одного входного канала как методы контроля внешнего потока. Мы не рекомендуем нажимать жидкости в тупик, потому что он будет генерировать потока к канал дефлектора воздуха через щели между булавки и потолка/пола канала. Многие жидкости операции не требуют таких операций PIN-код. Например смешивание может быть достигнуто путем затирания жидкости на один контакт (т.е. перемещение только один PIN-код и обратно несколько раз).
Наиболее важные части устройства являются булавки. Точность в длине, параллельности, перпендикулярности и качество поверхности необходимы для ножек, как они должны образовывать microchannel, должны двигаться плавно и должны направлять движение соседние булавки. Поэтому мы рекомендуем, что контакты должны быть заказаны от компании, которая специализируется на точность обработки, представив Рисунок похож на Рисунок 2A. Там могут быть компании, которые требуют дополнительных геометрических размеров и явные шероховатость поверхности направления. Однако контакты являются многоразовыми, если они обработаны с осторожностью и иногда пассивируется с азотной кислотой.
Эластомерные барьер является еще одной критической чертой, и его формирования является наиболее важным этапом в процессе изготовления устройства. Именно механической базы необходимо будет получить надежные и повторяемые результаты. Размещение булавки на неотвержденных барьер также является важным шагом. Контакты должны храниться хорошо согласованы и встроенных в дежурный и барьер без пузырьков воздуха. Эти меры предотвращения утечки через контакты, который является общей проблемой microfluidic устройства.
Другие распространенные проблемы в использовании этого устройства являются) Фрикционная сдержанных контактов и b) клеточную смерть и низкие темпы роста. Возможные причины возникновения этих) включают неравномерное (коническая или волнистые) травления ПИН среднего, плохое качество травления поверхности и размеров несоответствия между контактный наконечник и высотой слое фоторезиста на плесень для плит силикона. Корректировка etchant формулировка, температуры и агитации может помочь улучшить движение PIN-код. Кроме того судебное разбирательство, монтаж без использования воска или клей будет предоставлять подсказки, чтобы решить эту проблему. Возможные факторы b) являются недостаточно пассивация булавки, ошибки в подборе Клеи эластомерные барьеров и неполной полимеризации клея. Некоторые клетки могут потребовать покрытия внутри микроканальные фибронектин или других белков или полимеров, которые способствуют клеточной адгезии. Кроме того оптимизация в практике культуры клеток trypsinization и центрифугирования будет уменьшаться мертвых клеток в микроканальные.
Один из недостатков протокола представленной изготовления является, что только один из боковин дискретизируются. Если обе боковины построены массивам контакт реконфигурации канала будет совершенствовать. Хотя она требует удвоить количество контактов и больше изготовления шаги, это технически жизнеспособной альтернативой.

Microfluidic устройства - микро размеров которые управляют небольшое количество жидкости и их потоков - предлагают миниатюризации биомедицинских процедур в формате «фишкой» с увеличения переносимости и, зачастую, доступность. Как описано в недавно обзор1, различные компоненты microfluidic, состоящие из пробелов и положительные черты были разработаны для реализации основных и ключевых оптимизированных функций, таких как смешивание, разделения, улавливания частиц или реакции.
Хотя поведение многих microfluidic устройств определяется на этапе проектирования, некоторые виды microfluidic приборы позволяют после изготовления изменения их структуры или поведение. Здесь мы называем эту функцию «реконфигурации». Реконфигурации microfluidic систем обычно уменьшает время и затраты, необходимые для разработки устройств, или позволяет настраивать макет microfluidic или функций с течением времени.
Ранее описанный реконфигурируемых microfluidic приборы делятся на следующие три категории. Во-первых деформации эластомерных каналов позволяет скорости потока и направлениях, чтобы быть изменены во время использования. Чтобы получить реконфигурации, эластомерная каналов деформированы различные внешние и контролируемым силами пневматический прижим источников2, приводы Брайля3или сжатия, уплотнение4. Во-вторых, реконфигурируемых устройств полагаются на модульной конструкции, такие как многослойная оптимизированных схем, модульные каналы с магнитным и на основе труб микрофлюидика5. В-третьих само устройство не реконфигурируемых, но микрокапель перевозки на электрод массивы (часто упоминается как цифровой микрофлюидика)6,7 и висит на основе падение microfluidic приборы8 включить по требованию Переключение потоков или маршрут жидкости.
Тем не менее многие из этих изменения конфигурации ограничены на топологических и макроскопических уровнях. Например многие комплексные microfluidic приборы остановить поток или изменить направление потока, рушится микроканалов в предварительно определенных регионах. Однако позиции и количество регионов, чтобы свернуть не настраиваются. Хотя цифровые микрофлюидика имеет различные жидкости, обработки способности, возможных потоков должны быть во многом ограничены объем каждой капли. Кроме того когда клетки культивировали в таких капель клетки культуры средств массовой информации, дополнительные усилия необходимы для предотвращения испарения и диссипация газа от капель и избежать удара осмотического давления и внезапной рН изменения.
Реализовать реконфигурации компонента уровня канала, мы предложили microfluidic устройство с подвижные боковые стенки, которые состояли из массивов элементов машин динамически перенастроить их в случае использования9. Сформировать деформируемого боковины, небольшие прямоугольные штифты были выстроены таким образом, чтобы каждый конец булавки определенный сегмент боковины. Скользящие контакты допускается деформация боковины, что позволило транспорта или патронирования клеток, пузырьков и частиц внутри канала. Чтобы свести к минимуму объем и максимизировать реконфигурации, расстояние между соседними штырями пришлось быть сведены к минимуму. Однако сильный капиллярность, действуя на небольших пробелов между штырями соединения внутри и вне микроканальные причины утечки жидкости ввода ПИН разрыв, вызывая СМИ испарения, бактериальной или цитотоксические загрязнение и в конечном итоге ячейки смерть. Таким образом мы разработали без утечек дискретизированный боковины тип реконфигурируемых microfluidic каналы, которые выдерживают действия циклических ПИН и долгосрочные культуры клеток10.
В этой статье мы предоставляем протокол для создания microfluidic клетки культуры устройства с дискретизированным боковины, которая может быть перенастроена после постепенного увеличения в области культуры клеток. Герметичность дискретных каналов боковинами проверяется с использованием изображений флуоресценции. Культура клетки совместимость и способность клеток патронирования вычисляются с помощью культуры клеток на чипе.
Эта система microfluidic подходит, когда соответствующий канал дизайн не может быть заранее и должны быть изменены по требованию. Например, эта система может использоваться для настройки канала ширины и потока показатель, основанный на рост клеток или миграции, поток или ловушка активных нематоды или других небольших объектов, которые ведут себя неожиданно в канале, или принять различные образцы сырья или биопродуктов, не были еще задуман в то время дизайна.

<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 компоненты должны иметь различные формы, чтобы реализовать различные ключевые microfluidic функций, таких как смешивание, разделения, улавливания частиц или реакции. Microfluidic канал, который искажает даже после изготовления при сохранении формы канала позволяет высокое пространственно-временных реконфигурации. В таких ключевых microfluidic функций, которые трудно достичь в существующих системах «реконфигурируемых» или «интегрированных» microfluidic требуется этот реконфигурации. Мы описываем метод для изготовления microfluidic канала с деформируемым боковины, состоящий из горизонтально выровненные массива концы прямоугольных контактов. Исполнительные контакты в продольном направлениях изменяет булавки конечные позиции и таким образом, форма дискретизированные канал боковинами. Контактный пробелов может привести к нежелательной утечки или адгезии к соседние булавки, вызванные мениска сил. Чтобы закрыть пробелы PIN-код, мы ввели углеводородов фторопласт на основе подвеска ретранслятор сопровождается эластомерных барьер. Это реконфигурируемых microfluidic устройство может генерировать сильный временные перемещения в канале потока, или может остановить поток в любом регионе канала. Эта функция будет способствовать, по требованию, обработки клеток, вязкие жидкости, газовых пузырей и не жидкости, даже если их существования или поведение неизвестно в момент изготовления.

Строительство реконфигурируемых микроканальные показан на рисунке 1. Несколько прямоугольных контактов были размещены на стеклянной подложке и были выстроены таким образом, чтобы длинной стороне булавки были в контакте. PDMS лист с перфорированные отверстия и перерыв той же глубины, как высота ПИН охватывает концы булавки для формирования канала впускных/выпускных коллекторов, каналов потолок и другой боковины напротив стены канала, которая состояла из контактов. Региона, окруженный булавки, стена (одна из граней PDMS листа) и стеклянной подложке образуют один microfluidic канал.
Как описывалось ранее реконфигурации предлагаемого microfluidic системы достигается многими небольшими контактами, помещены параллельно с очень небольшой, но не нулевой пробелы. Проблема в предыдущих докладах был сильный поток, порожденных капиллярного эффекта через пробелы. Для преодоления этой проблемы, пробелы впервые были заполнены с наполнителем разрыв. В этом протоколе дисперсные смесь вязкой углеводородов и фторопластовые порошок был использован как ретранслятор. Однако дежурный само по себе является также предметом капиллярного эффекта. Таким образом как показано на рисунке 1, результирующий реконфигурируемых микроканальные имеет углеводородов/фторопластовые ретранслятор и эластомерные барьер, сформированных вокруг внешнего периметра ретранслятор. Истончение середины контакты необходимо разместить достаточное количество ретранслятор для обеспечения толщины и прочности эластомерных барьера между двух контактов.
Рисунок 2 A показывает рисунок pin, который образует сегмент боковины. Из нержавеющей стали марки 316L был выбран в качестве материала за счет его коррозионно стойкие и низкой выщелачивания свойства. Однако дополнительные пассивации процесс был обязан совместить штыри клеточной культуры. PIN-код должен иметь именно прямоугольные наконечник без заусенцев успешно формировать сегмент боковины. Кроме того PIN-код должен иметь «ручки», так что ПИН-код можно легко перемещать, нажимая ручку. Потому что каждый контакт имеет узкий среднего, толщина эластомер между штырями было достаточно, чтобы выдержать сдвига, вызванных движением PIN-код. В отличие от других частей, включая устройства изготовление булавки, за исключением среднего истончение, следует заказать компания, специализирующаяся на Электроэрозионная обработка (модель EDM), потому что это один из самых точных и экономически эффективных методов обработки малых части, сделанные из твердых металлов. Выполнение среднего истончение путем травления себя снижает стоимость обработки и риск изгиба или нарушение во время обработки.
Чтобы подтвердить, что ретранслятор, эластомерная барьер и в конечном итоге водонепроницаемости реконфигурируемых микроканальные функционировать должным образом, был использован обнаружения утечек, флуоресценции. Рисунок 3 показывает флуоресценции изображение района вблизи края эластомерных барьер 3 дня после микроканальные был заполнен водой, содержащей флуоресцентные трассирующими красителя. Флуоресценции изображение показывает, что жидкость заполнения канала, достигли глубины около 200 мкм от края видимой эластомерных барьера. Однако жидкость не достигли разрыв наполнителя. Кроме того было отмечено отсутствие утечки наполнителя разрыв через эластомерных барьер. Это наблюдение указывает, что плотное прилегание между узкой середины булавки и эластомерные барьер причины миграции жидкости через пробелы.
Наконец мы провели долгосрочные культуры клеток в области культуры, адаптированы, постепенно расширяя боковины реконфигурируемых microfluidic устройства как показано на рисунке 4A. На 0 d небольшое количество клеток были ограничены в пространстве, равный одному ПИН ширина и другие клетки были наддува. На 2 d клетки были прикреплены к нижней поверхности и начал растет. Два контакта были отозваны так, что все клетки были хорошо видны, хотя confluency по-прежнему низок. В 5 d клетки продолжают размножаться и confluency увеличилось. На 6 и 9 d два других провода были отказался держать underconfluent клетки. Эффект постепенного расширения зоны культуры показана на рисунке 4B. Там были внезапные изменения в плотность клеток на тот день, когда контакты были отозваны. Однако темпы роста числа клеток был неизменным, в то время как видели в типичных клеточной культуре это экспоненциальный.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig1.jpg"> Рисунок 1 : Реконфигурируемых microfluidic устройство с одной боковине ПИН дискретизированы. (A) части и строительство реконфигурируемых microfluidic устройства. Устройство имеет один прямой канал с одной боковине, образованный концы 10 контактов из нержавеющей стали, вставляется стекло PDMS микроканальные функции. Ретранслятор и эластомерные барьер предотвращает жидкости от утечки через щели PIN-код. Coverglasses, дежурный и эластомера барьера крепится к полиметилметакрилата (PMMA) базы. (B) автоматизированный манипулятор ПИН. Конец эффектор, сделанные из листа металла крепится к 3-осевой робот обои. Чтобы переместить один контактный, конец эффекторных толкает его вертикальный конец. Контакты с различными длинами размещаются с интервалом в три раза ширину PIN-код. Интервал гарантирует, что конец эффекторных товарищей один PIN-код в одно время с достаточный зазор. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig2.jpg"> Рисунок 2 : Чертеж обрабатываемых деталей, используемых в протоколе. Значения указываются в миллиметрах; R означает радиус измерения; квадратный символ (□) указывает квадратных функции; t указывает толщину. (A) ПИН из нержавеющей стали 316 L как части боковины. Контакты можно заказать и обрабатываемых как описано. Истончение ПИН Ближнему сделать собаке кость как формы не отражается на этом рисунке, потому что это не было приказано как часть обработки, но была выполнена как часть протокола. (B) полиметилметакрилата (PMMA) база, которая держит coverglasses, дежурный и эластомерные барьер в место против движения PIN-код. (C) травления блюдо, которое используется для etch в середине булавки. Чтобы построить травления блюдо, четыре части стекла связаны с помощью силиконового клея. Шаблон контур силиконовый клей рисуется на блюдо, следуют размещение контактов на блюдо, как показано на рисунке. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig3.jpg"> Рисунок 3 : Флуоресценции обнаружения утечек из реконфигурируемых микроканальные через контактный пробелы. Флуоресценции изображение зеленого флуоресцентного красителя, заполнение реконфигурируемых микроканальные накладывается на контраст изображения фазы уплотнение структуры, которая состоит из ретранслятор (непрозрачными) и эластомерные барьер (прозрачный). Край барьера эластомер виден как мениска подобные функции и обозначается верхней пунктирной линией; интерфейс между барьер и разрыв наполнителя эластомеров показано как мениска подобные функции, которые связаться черную область и обозначается Нижняя пунктирная линия. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57230/57230fig4.jpg"> Рисунок 4 : Рост постепенного и непрерывного клеток с переменной ячейкой зона культуры в реконфигурируемых микроканальные. (A) COS-7 рост клеток в области культуры клеток, ограничивается путем перемещения боковых стен. (B) рост кривой и время эволюция плотность COS-7 клеток в зонах культуры переменного размера в реконфигурируемых microchannel, показано в A). Три вертикальные стрелки обозначают расширение области культуры клеток в 2, 5 и 6 d, соответственно. Помимо число ячеек плотность ячеек отображаются для тех же областях культуры, оборудованы индивидуально для каждой кривой экспоненциального роста и используется для оценки местное время удвоения (td [h]), показан в рамках. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/57230/57230fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Reconfigurable Microfluidic Channel with Pin-discretized Sidewalls at JoVE.com

Reconfigurable Microfluidic Channel with Pin-discretized Sidewalls

Microfluidic канал с деформируемым бортами предлагает управление потоком, обработка частиц, канал измерения настройки и другие изменения конфигурации во время использования. Мы описываем метод для изготовления microfluidic канал с бортами из массива булавки, позволяющий изменить их форму.

Реконфигурируемые Microfluidic канал с Pin дискретизированы бортами

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Разделение Бусы и клетки в Многоканальные Устройства микрожидкостных Использование Диэлектрофорез и ламинарного потока

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

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

Микрофлюидное изготовление полимерных и биогибридных волокон с заранее разработанным размером и формой

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

Protocol for Biofilm Streamer Formation in a Microfluidic Device with Micro-pillars

Протокол биопленки Streamer формирования в микрожидкостных устройств с Micro-столбов

Several bacterial species possess the ability to attach to surfaces and colonize them in the form of thin films called biofilms. Biofilms that grow in ...

Rapid Subtractive Patterning of Live Cell Layers with a Microfluidic Probe

Rapid Субтрактивный структурирование живых слоев клеток с микрожидком Probe

The microfluidic probe (MFP) facilitates performing local chemistry on biological substrates by confining nanoliter volumes of liquids. Using one ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Многоступенчатая переменной высоты фотолитографии для Valved Многослойные микрожидком устройств

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

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

Микрожидкостных Платформа с уплотненными электронным детектором для пространственного слежения частиц

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

Perfusable Vascular Network with a Tissue Model in a Microfluidic Device

Perfusable сосудистая сеть с моделью ткани в устройстве Microfluidic

A spheroid (a multicellular aggregate) is regarded as a good model of living tissues in the human body. Despite the significant advancement in the ...

Scalable Fabrication of Stretchable, Dual Channel, Microfluidic Organ Chips

Масштабируемые изготовление растягивается, двойной канал, орган Microfluidic фишки

A significant number of lead compounds fail in the pharmaceutical pipeline because animal studies often fail to predict clinical responses in human ...

Design and Synthesis of a Reconfigurable DNA Accordion Rack

Дизайн и синтез аккордеон Шкаф реконфигурируемых ДНК

DNA nanostructure-based mechanical systems or DNA nanomachines, which produce complex nanoscale motion in 2D and 3D in the nanometer to &#229;ngstr&#246;m ...

Immobilization of Live Caenorhabditis elegans Individuals Using an Ultra-thin Polydimethylsiloxane Microfluidic Chip with Water Retention

Immobilization of Live Caenorhabditis elegans Individuals Using an Ultra-thin Polydimethylsiloxane Microfluidic Chip with Water Retention

Иммобилизации живой Caenorhabditis elegans лиц с использованием ультратонкие полидиметилсилоксан Microfluidic чип с удержанием воды

Radiation is widely used for biological applications and for ion-beam breeding, and among these methods, microbeam irradiation represents a powerful means ...