Name: rapid fabrication of custom microfluidic devices for research and educational applications
Uploaded: 2019-11-20T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications at JoVE.com

Het werk in dit manuscript werd deels gesteund door de National Science Foundation (subsidie nr. CBET-1553826) (en bijbehorende ROA supplement) en de National Institutes of Health (NIH) (Grant No. R35GM124935) naar J.Z., en de Notre Dame Melchor een bezoek aan het faculteits Fonds F.O. We willen Jenna Sjoerdsma en basar Bilgiçer bedanken voor het verstrekken van zoogdiercellen en cultuur protocollen en Fabio Sacco voor hulp bij aanvullende cijfers.

1. ontwerp
<ol><li>Identificeer een applicatie voor de apparaten en vermeld de kanaal/kamer componenten die nodig zijn. Opmerking: voor alle apparaten zijn invoer-en uitvoerkanalen vereist. Voor apparaten die voor microscopie worden gebruikt, is een beeldvormings kamer vereist. Complexere apparaten vereisen kanalen en kamers die zich in meerdere lagen bevinden.</li>
	<li>Begin met de hand tekenen van elke laag, rekening houdend met hoe de functionaliteit van het apparaat wordt beïnvloed door de superpositie van de ...

<ol>
	<li>Xia, Y., 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=SOFT+LITHOGRAPHY.">SOFT LITHOGRAPHY.</a> Annual Review of Materials Science. 28 (1), 153-184 (1998).</li><li>Beebe, D. J., Mensing, G. A., Walker, 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=Physics+and+Applications+of+Microfluidics+in+Biology.">Physics and Applications of Microfluidics in Biology.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 4 (1), 261-286 (2002).</li><li>Whitesides, G. M., Ostuni, E., Takayama, S., Jiang, X., Ingber, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+Lithography+in+Biology+and+Biochemistry.">Soft Lithography in Biology and Biochemistry.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 3 (1), 335-373 (2001).</li><li>Sackmann, E. K., Fulton, A. L., Beebe, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+present+and+future+role+of+microfluidics+in+biomedical+research.">The present and future role of microfluidics in biomedical research.</a> Nature. 507 (7491), 181-189 (2014).</li><li>Berthier, E., Young, E. W. K., Beebe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineers+are+from+PDMS-land,+Biologists+are+from+Polystyrenia.">Engineers are from PDMS-land, Biologists are from Polystyrenia.</a> Lab on a Chip. 12 (7), 1224 (2012).</li><li>Zhang, B., Korolj, A., Lai, B. F. L., Radisic, M. <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+organ-on-a-chip+engineering.">Advances in organ-on-a-chip engineering.</a> Nature Reviews Materials. 3 (8), 257-278 (2018).</li><li>Bartholomeusz, D. A., Boutte, R. W., Andrade, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xurography:+rapid+prototyping+of+microstructures+using+a+cutting+plotter.">Xurography: rapid prototyping of microstructures using a cutting plotter.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 14 (6), 1364-1374 (2005).</li><li>Mart&#237;nez-Hern&#225;ndez, K. J., Rovira-Figueroa, N. D., Ontiveros, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Implementation and Assessment of Student-Made Microfluidic Devices in the General Chemistry Laboratory. , (2016).</li><li>Levis, 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=Microfluidics+on+the+fly:+Inexpensive+rapid+fabrication+of+thermally+laminated+microfluidic+devices+for+live+imaging+and+multimodal+perturbations+of+multicellular+systems.">Microfluidics on the fly: Inexpensive rapid fabrication of thermally laminated microfluidic devices for live imaging and multimodal perturbations of multicellular systems.</a> Biomicrofluidics. 13 (2), 024111 (2019).</li><li>Subramaniam, A., Sethuraman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+18+-+Biomedical+Applications+of+Nondegradable+Polymers.">Chapter 18 - Biomedical Applications of Nondegradable Polymers.</a> Natural and Synthetic Biomedical Polymers. , 301-308 (2014).</li><li>Yuen, P. K., Goral, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-cost+rapid+prototyping+of+flexible+microfluidic+devices+using+a+desktop+digital+craft+cutter.">Low-cost rapid prototyping of flexible microfluidic devices using a desktop digital craft cutter.</a> Lab Chip. 10 (3), 384-387 (2010).</li><li>Oya, K., 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=Surface+Characteristics+of+Polyethylene+Terephthalate+(PET)+Film+Exposed+to+Active+Oxygen+Species+Generated+via+Ultraviolet+(UV)+Lights+Irradiation+in+High+and+Low+Humidity+Conditions.">Surface Characteristics of Polyethylene Terephthalate (PET) Film Exposed to Active Oxygen Species Generated via Ultraviolet (UV) Lights Irradiation in High and Low Humidity Conditions.</a> Journal of Photopolymer Science and Technology. 27 (3), 409-414 (2014).</li><li>Narciso, C. E., Contento, N. M., Storey, T. J., Hoelzle, D. J., Zartman, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Release+of+Applied+Mechanical+Loading+Stimulates+Intercellular+Calcium+Waves+in+Drosophila+Wing+Discs.">Release of Applied Mechanical Loading Stimulates Intercellular Calcium Waves in Drosophila Wing Discs.</a> Biophysical Journal. 113 (2), 491-501 (2017).</li><li>Suh, Y. K., Kang, 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+Review+on+Mixing+in+Microfluidics.">A Review on Mixing in Microfluidics.</a> Micromachines. 1 (3), 82-111 (2010).</li><li>Jahn, A., Vreeland, W. N., Gaitan, M., Locascio, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Vesicle+Self-Assembly+in+Microfluidic+Channels+with+Hydrodynamic+Focusing.">Controlled Vesicle Self-Assembly in Microfluidic Channels with Hydrodynamic Focusing.</a> Journal of the American Chemical Society. 126 (9), 2674-2675 (2004).</li><li>Weibel, D., Whitesides, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+microfluidics+in+chemical+biology.">Applications of microfluidics in chemical biology.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 10 (6), 584-591 (2006).</li><li>Chen, X., Li, T., Shen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+Laser+Ablation+of+Microchannel+on+PMMA+Substrate+for+Effective+Fabrication+of+Microfluidic+Chips.">CO2 Laser Ablation of Microchannel on PMMA Substrate for Effective Fabrication of Microfluidic Chips.</a> International Polymer Processing. 31 (2), 233-238 (2016).</li><li>Chen, X., Shen, J., Zhou, 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+fabrication+of+a+four-layer+PMMA-based+microfluidic+chip+using+CO2-laser+micromachining+and+thermal+bonding.">Rapid fabrication of a four-layer PMMA-based microfluidic chip using CO2-laser micromachining and thermal bonding.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 26 (10), 107001 (2016).</li></ol>

Terwijl microfluïdica steeds meer aanwezig zijn in de gereedschapskist van laboratoria over de hele wereld, is het tempo van adoptie teleurstellend, gezien het potentieel voor zijn positieve effect16. Lage kosten en hoge efficiëntie van microfluïdische apparaatfabricage zijn essentieel om de acceptatie van deze technologie in het gemiddelde onderzoek laboratorium te versnellen. De hier beschreven methode maakt gebruik van meerdere film lagen om twee en driedimensionale apparaten te maken tegen ...

Microfluidics maakt vloeistof controle op kleine schalen mogelijk, met volumes variërend van micro liters (1 x 10-6 l) tot picoliters (1 x 10-12 l). Deze controle is deels mogelijk gemaakt door de toepassing van microfabricage technieken geleend van de microprocessor industrie1. Het gebruik van micro-sized netwerken van kanalen en kamers stelt de gebruiker in staat om te profiteren van de kenmerkende fysische verschijnselen die kenmerkend zijn voor kleine dimensies. Op de schaal van de micrometer kunnen bijvoorbeeld vloeistoffen worden gemanipuleerd met behulp van laminaire stroming, waarbij visceuze krachten de inertiële krachten domineren. Dientengevolge, diffusief transport wordt het prominente kenmerk van microfluïdica, en kan worden bestudeerd kwantitatief en experimenteel. Deze systemen kunnen goed worden begrepen met behulp van Fick's wetten, de Brownse bewegings theorie, de warmtevergelijking en/of de Navier-Stokes vergelijkingen, die belangrijke afleidingen zijn op het gebied van vloeistofmechanica en transportverschijnselen2.
Omdat veel groepen in de biologische wetenschappen complexe systemen op microscopisch niveau bestuderen, werd oorspronkelijk gedacht dat microfluïdische apparaten een onmiddellijke en significante impact zouden hebben op onderzoekstoepassingen in de biologie2,3. Dit is te wijten aan de diffusie dominant in het transport van kleine moleculen over membranen of binnen een cel, en de afmetingen van cellen en micro-organismen zijn een ideale match voor sub-millimeter systemen en apparaten. Daarom, er was aanzienlijk potentieel voor het verbeteren van de manier waarop cellulaire en moleculaire experimenten wordt uitgevoerd. Echter, brede acceptatie van microfluïdische technologieën door biologen is achtergebleven achter de verwachtingen4. Een simpele reden voor het gebrek aan technologieoverdracht kan zijn de disciplinaire grenzen scheiden ingenieurs en biologen. Aangepast apparaatontwerp en fabricage zijn net buiten de capaciteiten van de meeste biologische onderzoeksgroepen gebleven, waardoor ze afhankelijk zijn van externe expertise en faciliteiten. Gebrek aan bekendheid met mogelijke toepassingen, kosten en de tijd die nodig is voorontwerp-iteratie zijn ook belangrijke belemmeringen voor nieuwe gebruikers. Het is waarschijnlijk dat deze barrières tot gevolg hebben dat innovatie wordt verstoord en de wijdverbreide toepassing van microfluïdica wordt voorkomen om uitdagingen in de biologische wetenschappen aan te pakken.
Een geval in punt: sinds de late 1990 de Soft-photolithografie is de methode van de keuze voor de vervaardiging van microfluïdische apparaten. PDMS (Polydimethylsiloxaan, een op siliconen gebaseerd organisch polymeer) is een veelgebruikt materiaal vanwege de fysische eigenschappen, zoals transparantie, vervormbaarheid en biocompatibiliteit5. De techniek heeft veel succes gehad, met lab-on-a-chip en Organ-on-a-chip-apparaten die voortdurend op dit platform6worden ontwikkeld. De meeste groepen die aan deze technologieën werken, zijn echter te vinden in technische afdelingen of hebben sterke banden met hen4. Lithografie vereist meestal clean-kamers voor de vervaardiging van mallen en gespecialiseerde bonding apparatuur. Voor veel groepen maakt dit standaard PDMS-apparaten minder dan ideaal vanwege hun kapitaalkosten en doorlooptijd, met name wanneer het nodig is om herhaalde ontwerpwijzigingen aan te brengen. Bovendien is de technologie meestal ontoegankelijk voor de gemiddelde bioloog en voor studenten zonder toegang tot gespecialiseerde technische laboratoria. Er is voorgesteld dat voor microfluïdische apparaten op grote schaal worden aangenomen, ze moeten nabootsen van enkele van de kwaliteiten van materialen die vaak worden gebruikt door biologen. Bijvoorbeeld, polystyreen gebruikt voor celkweek en bioassays is goedkoop, wegwerp, en vatbaar voor massaproductie. Daarentegen is de industriële productie van PDMS-gebaseerde microfluïdica nooit gerealiseerd vanwege zijn mechanische zachtheid, instabiliteit van de oppervlaktebehandeling en Gasdoorlatendheid5. Vanwege deze beperkingen, en met het doel om technische uitdagingen op te lossen met behulp van aangepaste apparaten gebouwd "in-House", beschrijven we een alternatieve methode die xurography7,8,9 protocollen en thermische laminering gebruikt. Deze methode kan worden aangenomen met weinig kapitaal en tijd investering.
PETLs zijn vervaardigd met behulp van polyethyleentereftalaat (PET) film, bekleed met het Thermo lijm ethyleen-vinyl acetaat (EVA). Beide materialen worden veel gebruikt in consumentenproducten, zijn biologisch compatibel en zijn direct beschikbaar tegen minimale kosten10. PET/EVA film kan worden verkregen in de vorm van lamineren zakjes of rollen. Met behulp van een computergestuurde ambachtelijke Cutter die vaak voorkomt in hobbyist of ambachtelijke winkels, worden kanalen uitgesneden uit een enkel film blad om de architectuur van het apparaat te definiëren11. De kanalen worden vervolgens verzegeld door het aanbrengen van extra film (of glas) lagen die zijn gebonden met behulp van een (Office) thermische laminator (Figuur 1A). Geperforeerde, zelfklevende vinyl bumpers worden toegevoegd om de toegang tot de kanalen te vergemakkelijken. De fabricage tijden variëren van 5 tot 15 minuten, waardoor een snelle ontwerp iteratie mogelijk is. Alle apparatuur en materialen die worden gebruikt om PETLs te maken zijn commercieel toegankelijk en betaalbaar (< 350 USD startkosten, in vergelijking met duizenden Usd's voor lithografie). Daarom bieden PETLs een nieuwe oplossing voor twee hoofdproblemen die worden veroorzaakt door conventionele microfluïdica: betaalbaarheid en tijd effectiviteit (Zie PDMS/PETL-vergelijking in aanvullende tabellen 1, 2).
Naast het bieden van onderzoekers de mogelijkheid om hun eigen apparaten te ontwerpen en te fabriceren, kan PETLs eenvoudig in de klas worden geadopteerd omdat ze eenvoudig en intuïtief te gebruiken zijn. PETLs kan worden opgenomen in de middelbare school en de onderwijsprogramma's8, waar ze worden gebruikt om studenten te helpen beter inzicht in fysische, chemische en biologische concepten, zoals diffusie, laminaire stroming, micromixing, nanodeeltjes synthese, gradiënt vorming en chemotaxis.
In dit werk illustreren we de algemene workflow voor de fabricage van model PETLs chips met verschillende niveaus van complexiteit. Het eerste apparaat wordt gebruikt om de beeldvorming van cellen en micro organen in een kleine kamer te vergemakkelijken. De tweede, meer complexe inrichting bestaat uit verschillende lagen en materialen, en wordt gebruikt voor onderzoek in Mechanobiology9. Ten slotte hebben we een apparaat gebouwd dat verschillende concepten van vloeistofdynamica (hydrodynamische scherpstelling, laminaire stroming, diffusief transport en micromixing) weergeeft voor educatieve doeleinden. De hier gepresenteerde workflow-en apparaatontwerpen kunnen eenvoudig worden aangepast voor een groot aantal doeleinden in zowel de onderzoeks-als de klassikale instellingen.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Biopsy punch (1mm)</td>
			<td>Miltex</td>
			<td>33-31AA</td>
			<td>Optional, replaces rotary tool set up</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blunt needles</td>
			<td>Janel, Inc.</td>
			<td>JEN JG18-0.5X-90</td>
			<td>Remove plastic and attach to Tygon tubing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslips</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>24 x 60 mm are preferred</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cutting Mat and blades</td>
			<td>Silhouette America or Nicapa</td>
			<td>www.silhouetteamerica.com/shop/blades-and-mats</td>
			<td>Re-use/Disposables</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Double-sided tape</td>
			<td>Scotch/3M</td>
			<td>667</td>
			<td>Small amounts, any width or brand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEEK tubing</td>
			<td>IDEX/any</td>
			<td>1581L</td>
			<td>Different configurations available. Consider using Tygon tubing intead, if not already using PEEK</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PET/EVA thermal laminate film</td>
			<td>Scotch/3M &#38; Transcendia</td>
			<td>TP3854-200,TP5854-100 &#38; transcendia.com/products/trans-kote-pet</td>
			<td>3 - 6 mil (mil = 1/1000 inch) laminating pouches or rolls.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PVC film - Cling Wrap</td>
			<td>Glad / Any</td>
			<td></td>
			<td>Food wrapping</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary tool-drill</td>
			<td>Dremel/Any</td>
			<td>200-121 or other</td>
			<td>1/32 and 3/64&#34; drill bits from Dremel recommended</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber Roller</td>
			<td>Speedball</td>
			<td>4126</td>
			<td>To facilitate adhesion, any brand will work</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors &#38; tweezers</td>
			<td>Any</td>
			<td>Fiskars-Inch-Titanium-Softgrip-Scissors |Cole-Parmer&#160;&#8211;# UX-07387-12</td>
			<td>Quality brands are recommended</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silhouette CAMEO Craft cutter</td>
			<td>Silhouette America</td>
			<td>www.silhouetteamerica.com/shop/cameo/SILHOUETTE-CAMEO-3-4T</td>
			<td>Preferred craft cutter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silhouette Studio software</td>
			<td>Silhouette America</td>
			<td>www.silhouetteamerica.com/software</td>
			<td>Controls the craft cutter and provides drawing tools (free download MAC and PC)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>Harvard Apparatus or New Era</td>
			<td>70-4504 or NE-300</td>
			<td>Pumps are ideal, pipettes or burettes can be used.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes</td>
			<td>Any</td>
			<td></td>
			<td>1-3mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal laminator</td>
			<td>Scotch/3M</td>
			<td>TL906</td>
			<td>Standard home/office model</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tygon tubing (E-3603)</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-06407-70</td>
			<td>Use with blunt needle tips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vinyl furniture bumpers</td>
			<td>DerBlue/3M/ Everbilt</td>
			<td>Clear, self-adhesive (6 x 2 mm and 8 x 3 mm)</td>
			<td>Round bumpers are recommended</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rapid fabrication of custom microfluidic devices for research and educational applications

Microfluïdische apparaten maken het manipuleren van vloeistoffen, deeltjes, cellen, micro-sized organen of organismen in kanalen variërend van de nano tot submillimeter schalen mogelijk. Een snelle toename van het gebruik van deze technologie in de biologische wetenschappen heeft een behoefte aan methoden die toegankelijk zijn voor een breed scala aan onderzoeksgroepen. De huidige fabricagenormen, zoals PDMS bonding, vereisen dure en tijdrovende lithografische en bonding technieken. Een levensvatbaar alternatief is het gebruik van apparatuur en materialen die gemakkelijk betaalbaar zijn, vereisen een minimale expertise en zorgen voor de snelle iteratie van ontwerpen. In dit werk beschrijven we een protocol voor het ontwerpen en produceren van Pet-laminaten (petls), microfluïdische apparaten die goedkoop zijn, gemakkelijk te fabriceren en aanzienlijk minder tijd verbruiken om te genereren dan andere benaderingen van microfluïdica-technologie. Ze bestaan uit thermisch gebonden film vellen, waarin kanalen en andere functies worden gedefinieerd met behulp van een ambachtelijke cutter. PETLs lost veld-specifieke technische uitdagingen op en vermindert de belemmeringen voor adoptie drastisch. Deze aanpak vergemakkelijkt de toegankelijkheid van microfluïdica-apparaten in zowel onderzoeks-als educatieve instellingen, en biedt een betrouwbaar platform voor nieuwe onderzoeksmethoden.

Naast lage kosten en snelle iteratie, kan PETL-technologie eenvoudig worden aangepast om specifieke uitdagingen op te lossen. Eerst beschrijven we een eenvoudig apparaat bestaande uit een glazen afdekplaat, een kamerlaag, een kanaallaag en een inlaat-/uitlaatlaag (Figuur 2). Dit apparaat is ontworpen om de beeldvorming van cellen en micro organen onder constante stroming te vergemakkelijken. Cultuurmedium wordt aangevuld met lage stroomsnelheden om voedings-en gasuitwisseling aan te moedigen...

Watch this Scientific Journal Video about Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications at JoVE.com

Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications

Hier presenteren we een protocol voor het ontwerpen en fabriceren van aangepaste microfluïdische apparaten met minimale financiële en tijd investeringen. Het doel is het faciliteren van de invoering van microfluïdische technologieën in biomedische onderzoekslaboratoria en onderwijsinstellingen.

Snelle fabricage van aangepaste Microfluïdische apparaten voor onderzoeks-en educatieve toepassingen

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

Deze methode voor het maken van microfluïde chips is zowel goedkoop als eenvoudig te implementeren. Elk onderzoekslab kan deze microfluidics in eigen huis produceren. En de ontwerpt van het apparaat kan binnen enkele minuten worden gebruikt.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de efficiëntie. Dat wil zeggen, elk lab kan hun eigen aangepaste microfluïde apparaten snel en gemakkelijk in-house maken. Nadat u elke laag van het apparaat met de hand hebt gelaagd, tekent u de definitieve ontwerpen voor de lagen op een computer, met behulp van elk softwareprogramma waarmee lijnen en vormen kunnen worden getekend.Verkrijg een schermopname van het getekende ontwerp en importeer elke laag in een Craft Cutter Software Program. Maak een nieuw document en laat het afbeeldingsbestand op de weergegeven mat vallen. Als u het ontwerp wilt traceren, selecteert u het traceerpictogram en selecteert u de geïmporteerde ontwerpen volledig.Selecteer de optie omtrekcontour van het spoor en pas de drempelwaarde- en schaalinstellingen zo nodig aan totdat het gele spoor overeenkomt met het ontwerp. Selecteer tracering in het traceermenu. De kanalen worden weergegeven als een rode contour.Als u de grootte van het apparaat wilt maken, selecteert u het getraceerde ontwerp en gebruikt u het raster dat door de software wordt geleverd om de breedte en lengte van de kanalen en kamers te wijzigen. Kleine lijnen kunnen tijdelijk worden getrokken om de afmetingen binnen het apparaat te meten. Nadat het apparaat goed is gemaaid, gebruikt u het tekengereedschap om een vierkant van dezelfde vorm en grootte over elke laag van het apparaat te tekenen.Teken vervolgens een cirkel over de inlaat- en uitlaatpoorten van het ontwerp. Kopieer en plak vervolgens, zowel het origineel als de cirkels. En wis de kanalen van het onderliggende apparaat.Het regelen van alle lagen te snijden op de getoonde mat. Om de lagen te snijden, het dragen van handschoenen, plaats een enkele PET-EVA film van een gewenste dikte op de lijm snijmat. Met de ondoorzichtige lijm kant naar boven gericht, en de plastic glanzende kant naar beneden.Plat de film tegen de mat, het verwijderen van alle lucht die kan zijn gevangen. En klik op de laadmat op de frees. Open het tabblad Verzenden en selecteer een snijinstelling.Klik vervolgens op verzenden. Om het materiaal voor het snijden uit te lijnen, plaatst u de snijmat naast een schoon oppervlak en gebruikt u een pincet of spattel om elke laag van het microfluïde apparaat van de snijmat op het schone oppervlak op orde te brengen, afhankelijk van de top-naar-bottom-positie in het apparaat. Snijd vervolgens drie bij 10 millimeter stukken van een dubbelzijdige tape en leg de lagen één voor één op elkaar, te beginnen met de onderste laag.Vervolgens het toevoegen van een klein stukje tape aan elke hoek tussen de lagen. Wanneer alle lagen zijn geplaatst, inspecteer het apparaat. Er moet ten minste een mat EVA kant tussen elk van de lagen.En geen EVA mag worden blootgesteld. Om het apparaat te lamineren, zet het apparaat na het inschakelen van de laminator op de gewenste dikteinstelling. En voer het apparaat door laminerende rollen.Herstel vervolgens het gelamineerde apparaat. Om de inlaat- en uitlaatpoorten te maken, gebruikt u een roterend gereedschap en een 1/37 inch boor om een klein gaatje door het midden van een meubelbumper te snijden. Gebruik vervolgens kleine pincet om de opening van vuil te verwijderen.En sluit de bumpers voorzichtig uit met de inlaatuitlaatpoorten op het apparaat. Gebruik de laboratoriumslang om het apparaat aan een kunststof connector te bevestigen om het volledig geassembleerde apparaat te testen. En spoel het apparaat door met een passende oplossing.Met behulp van dit apparaat kan het celkweekmedium worden uitgewisseld tijdens de beeldvorming, waardoor ideale groeiomstandigheden kunnen worden onderhouden en chemische stimuli in realtime kunnen worden ingevoerd. Dit geldt ook voor de beeldvorming van de ex vibo micro organen. Het pedaal apparaat is ook met succes gebruikt om compressie testen van Drosophila micro-organen te voltooien.Vanwege hun fabricagegemak kunnen pedaalapparaten ook in educatieve omgevingen worden gebruikt. Bijvoorbeeld naar visuele hydrodynamische scherpstelling en diffusie. Pedalen kunnen worden gebruikt voor klassikale demonstraties of voor experimenten die de nauwkeurige milieucontrole van het monster vereisen.Zoals het testen van een medicijn, of het introduceren van een behandeling terwijl het beperken. Met behulp van als pedaalapparaat om de mechanische eigenschappen van een zich ontwikkelende vleugel-imaginale schijf in fruitvliegjes te onderzoeken, ontdekten we dat de weefselstijfheid afneemt in de onderzochte ontwikkelingsperiodes.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

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

Eenvoudige Microfluïdische Inrichtingen voor<em&gt; In vivo</em&gt; Beeldvorming van<em&gt; C. elegans</em&gt;,<em&gt; Drosophila</em&gt; En zebravis

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

Microfluidic Chip Fabrication and Method to Detect Influenza

Microfluïdische chip fabricage en methode om Influenza Detect

Fast  and effective diagnostics play an important role in controlling infectious  disease by enabling effective patient management and treatment. Here, we ...

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

Microfluïdische fabricage van polymere en biohybridevezels met vooraf ontworpen grootte en vorm

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

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

Layer-by-layer Collageen depositie in Microfluïdische Inrichtingen voor Microtissue Stabilization

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

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Fabricage van mechanisch afstembare en bioactieve Metal Steigers voor biomedische toepassingen

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Rapid Subtractive Patterning of Live Cell Layers with a Microfluidic Probe

Rapid Subtractieve patroonvorming van Live-Cell Lagen met een microfluïdische 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

Multi-stap Variabele Hoogte fotolithografie voor Valved Multilayer microfluïdische apparaten

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

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Fabricage van Driedimensionale Paper-based microfluïdische apparaten voor een immunoassay

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

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

Polydimethylsiloxaan-polycarbonaat microfluïdische apparaten voor mobiele Migration Studies Onder Perpendicular Chemical en zuurstof verlopen

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

Rapid Mix Preparation of Bioinspired Nanoscale Hydroxyapatite for Biomedical Applications

Rapid Mix Bereiding van Bioinspired Nanoscale hydroxyapatiet voor biomedische toepassingen

Hydroxyapatite (HA) has been widely used as a medical ceramic due to its good biocompatibility and osteoconductivity. Recently there has been interest ...