Name: microfluidic acoustophoresis for flowthrough separation of gram-negative bacteria using aptamer affinity beads
Uploaded: 2022-10-17T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Acoustophoresis for Flowthrough Separation of Gram-Negative Bacteria using Aptamer Affinity Beads at JoVE.com

تم دعم هذا العمل من خلال منحة المؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا (NRF) التي تمولها الحكومة الكورية (وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات). (لا. NRF-2021R1A2C1011380)

1. تصميم رقاقة الرحلان الفموائع الدقيقة
ملاحظة: يوضح الشكل 1 مخططا لفصل وجمع الميكروبيدات المستهدفة من القنوات الدقيقة بواسطة الرحلان الأوكوستوبيريس. تم تصميم رقاقة الرحلان الأيكولومبي الموائع الدقيقة باستخدام برنامج CAD.
<ol><li>تصميم رقاقة الرحلان ...

<ol>
	<li>Wu, 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=Acoustofluidic+separation+of+cells+and+particles.">Acoustofluidic separation of cells and particles.</a> Microsystem &amp; Nanoengineering. 5 (1), 1-18 (2019).</li><li>Lee, S. W., 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=Aptamer+affinity-bead+mediated+capture+and+displacement+of+Gram-negative+bacteria+using+acoustophoresis.">Aptamer affinity-bead mediated capture and displacement of Gram-negative bacteria using acoustophoresis.</a> Micromachines. 10 (11), 770 (2019).</li><li>Hirvonen, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-step+sample+preparation+of+positive+blood+cultures+for+the+direct+detection+of+methicillin-sensitive+and+-resistant+Staphylococcus+aureus+and+methicillin-resistant+coagulase-negative+staphylococci+within+one+hour+using+the+automated+GenomEra+CDXTM+PCR+system.">One-step sample preparation of positive blood cultures for the direct detection of methicillin-sensitive and -resistant Staphylococcus aureus and methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci within one hour using the automated GenomEra CDXTM PCR system.</a> European Journal of Clinical Microbiology &amp; Infectious Diseases. 31 (10), 2835-2842 (2012).</li><li>Swaminathan, B., Feng, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+detection+of+food-borne+pathogenic+bacteria.">Rapid detection of food-borne pathogenic bacteria.</a> Annual Review of Microbiology. 48 (1), 401-426 (1994).</li><li>Ding, X., 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=On-chip+manipulation+of+single+microparticles,+cells,+and+organisms+using+surface+acoustic+waves.">On-chip manipulation of single microparticles, cells, and organisms using surface acoustic waves.</a> Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (28), 11105-11109 (2012).</li><li>Karthick, S., 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=Acoustic+impedance-based+size+independent+isolation+of+circulating+tumor+cells+from+blood+using+acoustophoresis.">Acoustic impedance-based size independent isolation of circulating tumor cells from blood using acoustophoresis.</a> Lab on a Chip. 18 (24), 2802 (2018).</li><li>Lenshof, A., 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=Acoustofluidics+8:+Applications+of+acoustophoresis+in+continuous+flow+microsystems.">Acoustofluidics 8: Applications of acoustophoresis in continuous flow microsystems.</a> Lab on a Chip. 12 (7), 1210-1223 (2012).</li><li>Persson, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+microfluidic+chip+technology+to+facilitate+automation+of+phage+display+selection.">Acoustic microfluidic chip technology to facilitate automation of phage display selection.</a> The FEBS journal. 275 (22), 5657-5666 (2008).</li><li>Klussmann, 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> The aptamer handbook: Functional oligonucleotides and their applications. , (2006).</li><li>Ellington, A., Szostak, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+selection+of+RNA+molecules+that+bind+specific+ligands.">In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands.</a> Nature. 346 (6287), 818-822 (1990).</li><li>Tuerk, C., Gold, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+evolution+of+ligands+by+exponential+enrichment:+RNA+ligands+to+bacteriophage+T4+DNA+polymerase.">Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase.</a> Science. 249 (4968), 505-510 (1990).</li><li>Namnabat, M. S., 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=3D+numerical+simulation+of+acoustophoretic+motion+induced+by+boundary-driven+acoustic+streaming+in+standing+surface+acoustic+wave+microfluidics.">3D numerical simulation of acoustophoretic motion induced by boundary-driven acoustic streaming in standing surface acoustic wave microfluidics.</a> Scientific Reports. 11 (1), 11326 (2021).</li><li>Nimjee, S. 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=Aptamer+as+therapeutics.">Aptamer as therapeutics.</a> Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 57, 61-79 (2017).</li><li>Zhang, Y., 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=Recent+advances+in+aptamer+discovery+and+application.">Recent advances in aptamer discovery and application.</a> Molecules. 24 (5), 941 (2019).</li><li>Park, J. W., 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=Acousto-microfluidics+for+screening+of+ssDNA+aptamer.">Acousto-microfluidics for screening of ssDNA aptamer.</a> Scientific Reports. 6 (1), 1-9 (2016).</li><li>Persson, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+microfluidic+chip+technology+to+facilitate+automation+of+phage+display+selection.">Acoustic microfluidic chip technology to facilitate automation of phage display selection.</a> The FEBS Journal. 275 (22), 5657-5666 (2008).</li><li>Van Toan, N., 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=An+investigation+of+processes+for+glass+micromachining.">An investigation of processes for glass micromachining.</a> Micromachines. 7 (3), 51 (2016).</li><li>Jansen, H., 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=A+survey+on+the+reactive+ion+etching+of+silicon+in+microtechnology.">A survey on the reactive ion etching of silicon in microtechnology.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 6 (1), 14 (1996).</li><li>Hanneborg, A., 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=Silicon-to-silicon+anodic+bonding+with+a+borosilicate+glass+layer.">Silicon-to-silicon anodic bonding with a borosilicate glass layer.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 1 (3), 139 (1991).</li><li>Mach, A. J., Di Carlo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+scalable+blood+filtration+device+using+inertial+microfluidics.">Continuous scalable blood filtration device using inertial microfluidics.</a> Biotechnology and bioengineering. 107 (2), 302-311 (2010).</li><li>Wang, S., 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=Simple+filter+microchip+for+rapid+separation+of+plasma+and+viruses+from+whole+blood.">Simple filter microchip for rapid separation of plasma and viruses from whole blood.</a> International Journal of Nanomedicine. 7, 5019-5028 (2012).</li><li>Ai, Y., 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=Separation+of+Escherichia+coli+bacteria+from+peripheral+blood+mononuclear+cells+using+standing+surface+acoustic+waves.">Separation of Escherichia coli bacteria from peripheral blood mononuclear cells using standing surface acoustic waves.</a> Analytical Chemistry. 85 (19), 9126-9134 (2013).</li><li>Ohlsson, P., 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=Acoustic+impedance+matched+buffers+enable+separation+of+bacteria+from+blood+cells+at+high+cell+concentrations.">Acoustic impedance matched buffers enable separation of bacteria from blood cells at high cell concentrations.</a> Scientific Reports. 8 (1), 1-11 (2018).</li><li>Park, S., 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=Continuous+dielectrophoretic+bacterial+separation+and+concentration+from+physiological+media+of+high+conductivity.">Continuous dielectrophoretic bacterial separation and concentration from physiological media of high conductivity.</a> Lab on a Chip. 11 (17), 2893-2900 (2011).</li><li>Kim, U., Soh, H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+sorting+of+multiple+bacterial+targets+using+integrated+Dielectrophoretic-Magnetic+Activated+Cell+Sorter.">Simultaneous sorting of multiple bacterial targets using integrated Dielectrophoretic-Magnetic Activated Cell Sorter.</a> Lab on a Chip. 9 (16), 2313-2318 (2009).</li><li>Cai, G., 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=A+fluidic+device+for+immunomagnetic+separation+of+foodborne+bacteria+using+self-assembled+magnetic+nanoparticle+chains.">A fluidic device for immunomagnetic separation of foodborne bacteria using self-assembled magnetic nanoparticle chains.</a> Micromachines. 9 (12), 624 (2018).</li></ol>

قمنا بتطوير جهاز الموائع الدقيقة للرفع الصوتي لالتقاط ونقل بكتيريا GN من عينات المستنبتة بسرعة عالية استنادا إلى طريقة تشغيل مستمرة وفقا لحجمها ونوعها ، والميكروبيدات المعدلة بواسطة aptamer. تتيح القناة الدقيقة المربعة الطويلة تصميما أبسط وكفاءة أكبر من حيث التكلفة للهروب الحرقفي ثنائي الأ...

ويجري تطوير منصات الموائع الدقيقة لعزل البكتيريا عن العينات الطبية والبيئية، بالإضافة إلى الطرق القائمة على النقل العازل للكهرباء، والرحلان المغناطيسي، واستخراج الخرز، والترشيح، والموائع الدقيقة بالطرد المركزي والتأثيرات بالقصور الذاتي، والموجات الصوتية السطحية 1,2. يستمر الكشف عن البكتيريا المسببة للأمراض باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ، ولكنه عادة ما يكون شاقا ومعقدا ومستهلكا للوقت 3,4. تعد أنظمة الرحلان الأيكولومبي الموائع الدقيقة بديلا لمعالجة ذلك من خلال الإنتاجية المعقولة وعزل الخلايا غير الملامسة5،6،7. الرحلان الصوتي هو تقنية تفصل أو تركز الخرز باستخدام ظاهرة حركة المواد من خلال موجة صوتية. عندما تدخل الموجات الصوتية إلى القناة الدقيقة ، يتم فرزها وفقا لحجم الخرز وكثافته وما إلى ذلك ، ويمكن فصل الخلايا وفقا للخصائص الكيميائية الحيوية والكهربائية لوسط التعليق 7,8. وفقا لذلك ، تم متابعة العديد من الدراسات الصوتية بنشاط9،10،11 ، ومؤخرا ، تم إدخال المحاكاة العددية ثلاثية الأبعاد للحركة الصوتية الناجمة عن التدفق الصوتي المدفوع بالحدود في الموائع الدقيقة للموجة الصوتية السطحية الدائمة12.
تدرس الدراسات في مختلف المجالات كيفية استبدال الأجسام المضادة 2,3. Aptamer هي مادة مستهدفة ذات انتقائية وخصوصية عالية ، ويتم إجراء العديد من الدراسات2،9،10،13. تتميز Aptamers بصغر حجمها ، والاستقرار البيولوجي الممتاز ، والتكلفة المنخفضة ، وقابلية التكاثر العالية مقارنة بالأجسام المضادة ويتم دراستها في التطبيقات التشخيصية والعلاجية2،3،14.
هنا ، تصف هذه المقالة بروتوكول تقنية الرحلان الأكوستوفوريزي الموائع الدقيقة التي يمكن استخدامها للفصل السريع والفعال للبكتيريا سالبة الجرام (GN) عن وسط باستخدام الميكروبيدات المعدلة بواسطة aptamer. يولد هذا النظام موجة صوتية دائمة ثنائية الأبعاد (2D) من خلال تشغيل كهرضغطي واحد عن طريق تحفيز رنين متعامدين في وقت واحد داخل قناة دقيقة مستطيلة طويلة لمحاذاة وتركيز الميكروبيدات المرتبطة ب aptamer في العقدة ونقاط مضادة للعقدة لكفاءة الفصل 2,11,15,16 . هناك قناة متشعبة في كل من المدخل والمخرج ، مما يتيح الفصل والتنقية والتركيز في وقت واحد.
يمكن أن يكون هذا البروتوكول مفيدا في مجال التشخيص المبكر للأمراض المعدية البكتيرية ، بالإضافة إلى استجابة سريعة وانتقائية وحساسة للعدوى البكتيرية المسببة للأمراض من خلال مراقبة المياه في الوقت الفعلي.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1 &#181;m polystyrene microbeads</td>
			<td>Bang Laboratories</td>
			<td>PS04001</td>
			<td>Cell size beads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 &#181;m Streptavidin-coated microbeads</td>
			<td>Bang Laboratories</td>
			<td>CP01007</td>
			<td>Aptamer affinity beads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-inch Silicon Wafer/SU-8 mold</td>
			<td>4science</td>
			<td>29-03573-01</td>
			<td>Components of chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aptamer</td>
			<td>Integrated DNA Technologies</td>
			<td>GN3-6&#39;</td>
			<td>RNA for bacteria conjugation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Borosilicate glass</td>
			<td>Schott</td>
			<td>BOROFLOAT 33</td>
			<td>Components of chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Daihan</td>
			<td>CF-10</td>
			<td>Wasing particles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cyanoacrylate glue</td>
			<td>3M</td>
			<td>AD100</td>
			<td>Attach PZT to microchip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Escherichia coli DH5&#945;</td>
			<td>KCTC</td>
			<td>KCTC2571</td>
			<td>Target bacteria</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Functional generator</td>
			<td>GW Instek</td>
			<td>AFG-2225</td>
			<td>Generate frequency</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-speed camera</td>
			<td>Photron</td>
			<td>FASTCAM Mini</td>
			<td>Observation of separation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot plate</td>
			<td>As one</td>
			<td>HI-1000</td>
			<td>Heating plate for curing of liquid PDMS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KOVAX-SYRINGE 10 mL Syringe</td>
			<td>Koreavaccine</td>
			<td>22G-10ML</td>
			<td>Fill the microfluidic acoustophoresis channel with bubble-free demineralized water.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid polydimethylsiloxane, PDMS</td>
			<td>Dow Corning Inc.</td>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td>Components of chip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LB Broth Miller</td>
			<td>BD Difco</td>
			<td>244620</td>
			<td>Cell culture (Luria-Bertani medium)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope</td>
			<td>Olympus Corp.</td>
			<td>IX-81</td>
			<td>Observation of separation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS buffer</td>
			<td>Capricorn scientific</td>
			<td>PBS-1A</td>
			<td>Wasing bacteria</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PEEK Tubes</td>
			<td>Saint-Gobain Ppl Corp.</td>
			<td>AAD04103</td>
			<td>Inject or collect particles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Piezoelectric transducer</td>
			<td>Fuji Ceramics</td>
			<td>C-213</td>
			<td>Generate specific wave in channel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power amplifier</td>
			<td>Amplifier Research</td>
			<td>75A250A</td>
			<td>Amplify frequency</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure controller/&#956;flucon</td>
			<td>AMED</td>
			<td>AMED-&#956;flucon</td>
			<td>Control of air pressure/flow controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-HCl buffer</td>
			<td>invitrogen</td>
			<td>15567027</td>
			<td>Wasing particles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tube rotator</td>
			<td>SeouLin Bioscience</td>
			<td>SLRM-3</td>
			<td>Modifiying aptamer and bead</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic acoustophoresis for flowthrough separation of gram-negative bacteria using aptamer affinity beads

توضح هذه المقالة تصنيع وتشغيل رقائق الرحلان الأكوستوفورتيك الموائع الدقيقة باستخدام تقنية الرحلان الأجوستوفوريزي الموائع الدقيقة والميكروبيدات المعدلة بواسطة aptamer والتي يمكن استخدامها للعزل السريع والفعال للبكتيريا سالبة الجرام من الوسط. تعزز هذه الطريقة كفاءة الفصل باستخدام مزيج من القنوات الدقيقة الطويلة والمربعة. في هذا النظام، يتم حقن العينة والمخزن المؤقت في منفذ المدخل من خلال وحدة تحكم في التدفق. بالنسبة لتمركز الخرز وفصل العينات، يتم تطبيق طاقة التيار المتردد على محول الطاقة الكهرضغطية عبر مولد وظيفي مع مضخم طاقة لتوليد قوة إشعاع صوتي في القناة الدقيقة. هناك قناة متشعبة في كل من المدخل والمخرج ، مما يتيح الفصل والتنقية والتركيز في وقت واحد. يحتوي الجهاز على معدل استرداد يبلغ >98٪ ونقاء 97.8٪ حتى تركيز جرعة 10x. أظهرت هذه الدراسة معدل استرداد ونقاء أعلى من الطرق الحالية لفصل البكتيريا ، مما يشير إلى أن الجهاز يمكنه فصل البكتيريا بكفاءة.

يوضح الشكل 5 صورة تدفق الخرز كدالة لجهد PZT (إيقاف التشغيل ، 0.1 فولت ، 0.5 فولت ، 5 فولت). في حالة الشريحة الصوتية التي تم إدخالها في هذه الدراسة ، تم التأكيد على أنه مع زيادة جهد PZT ، زاد التركيز المركزي للخرز بحجم 10 ميكرومتر. تركزت معظم الخرز بحجم 10 ميكرومتر في الوسط عند 5 فولت من ج...

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Acoustophoresis for Flowthrough Separation of Gram-Negative Bacteria using Aptamer Affinity Beads at JoVE.com

Microfluidic Acoustophoresis for Flowthrough Separation of Gram-Negative Bacteria using Aptamer Affinity Beads

تصف هذه الورقة تصنيع وتشغيل رقائق التحلل الصوتي الموائع الدقيقة باستخدام تقنية الرحلان الأكوستوفوريزي الموائع الدقيقة والميكروبيدات المعدلة بواسطة aptamer والتي يمكن استخدامها للعزل السريع والفعال للبكتيريا سالبة الجرام من الوسط.

الرحلان الصوتي الموائع الدقيقة للفصل المتدفق للبكتيريا سالبة الجرام باستخدام حبات تقارب أبتامر

This article describes the fabrication and operation of microfluidic acoustophoretic chips using a microfluidic acoustophoresis technique and ...

يصف هذا البروتوكول تقنية الرحلان الأكوستوتوفريزي الموائع الدقيقة التي يمكن استخدامها للفصل السريع والفعال للبكتيريا سالبة الجرام عن الوسط باستخدام الخرز الدقيق المعدل بواسطة aptamer. تمكن أنظمة الرحلان الأيكولومبي الموائع الدقيقة من فصل البكتيريا سالبة الجرام بإنتاجية معقولة وعزل الخلايا غير الملامسة. يمكن تحسين الرحلان الأكوستوفوريزي الموائع الدقيقة لعزل البكتيريا عن العينات الطبية والبيئية.للبدء ، قم بتصميم شريحة الرحلان الأكوستوفوريزي الموائع الدقيقة التي تجمع حبات PS عند المخرج المستهدف وتتخلص من الباقي بعد حقن خليط عينة PS في مدخل العينة. قم بإعداد شريحة مع الطبقات فوق وأسفل طبقة السيليكون المرتبطة بزجاج البورسليكات. وطبقة زجاجية ثالثة من البورسليكات ، باستخدام الأنودة ، تضيف 1000 فولت و 400 درجة مئوية.قم بتوصيل PZT بطبقة زجاج البورسليكات على طول قناة الموائع الدقيقة باستخدام أقل من 10 ميكرولترات من مادة سيانواكريليت اللاصقة. تطعيم بكتيريا GN و GP في وسط Luria-Bertani واحتضانها عند 37 درجة مئوية و 220 دورة في الدقيقة لمدة 16 ساعة. الطرد المركزي للبكتيريا المستزرعة في 9،056 RCF لمدة دقيقة واحدة في درجة حرارة الغرفة.ثم يغسل مرتين باستخدام المخزن المؤقت 1X PBS. قم بإعداد بكتيريا GN و GP المحددة للتحليل عن طريق تعليقها في المخزن المؤقت الملزم. أعد تعليق خليط الخرز الصغير المطلي بالستربتافيدين سعة 10 ميكرومتر قبل الاستخدام.دوامة الخليط لمدة 20 ثانية. قم بتحضير الأبتامر عن طريق تمسخه عند 95 درجة مئوية لمدة ثلاث دقائق ، ثم إعادة طيه عند صفر درجة مئوية لمدة دقيقتين. انقل 250 ميكرولتر من خليط الخرز الصغير المطلي بالستربتافيدين المعاد تعليقه إلى أنبوب 1.5 ملليلتر وأضف 100 ميكرولتر من أبتمير الحمض النووي البيوتينيل إلى الأنبوب.احتضن الخليط في درجة حرارة الغرفة لمدة 30 دقيقة أثناء الدوران بسرعة 25 دورة في الدقيقة. الطرد المركزي لخليط التفاعل عند 9،056 RCF لمدة 40 ثانية في درجة حرارة الغرفة. ثم اغسل الأنبوب مرتين باستخدام 200 ميكرولتر من المخزن المؤقت Tris-HCl.أضف 10 ميكرولترات من 100 ملليغرام لكل ملليلتر BSA إلى أنبوب العينة المغسول واحتضنها لمدة 30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة أثناء الدوران بسرعة 25 دورة في الدقيقة. أخيرا ، اغسل الخرز الصغير المعدل من aptamer مرتين في المخزن المؤقت Tris-HCl عن طريق الطرد المركزي عند 9،056 RCF لمدة 40 ثانية في درجة حرارة الغرفة. قم بتوصيل أنابيب PEEK بالمدخلين لحقن عينتين ومخزن مؤقت ، والمنفذين لجمع النفايات وتفريغها.باستخدام حقنة 10 ملليلتر ، املأ قناة الرحلان الأكوستوفوريسيس الموائع الدقيقة بالماء الخالي من الفقاعات. قم بإعداد وحدة تحكم في الضغط الدقيق مع قناتي إخراج أو أكثر للتحكم في تدفق السوائل. بعد تحضير الجهاز، قم بحقن العينة والمخزن المؤقت عن طريق تطبيق ضغط قدره كيلوباسكال على مدخل العينة وأربعة كيلوباسكال على مدخل المخزن المؤقت باستخدام جهاز التحكم الدقيق في الضغط.باستخدام المجهر ، ركز على حبة وانقلها إلى مركز قناة الموائع الدقيقة باستخدام PZT. توليد تردد رنين يبلغ 3.66 ميغاهرتز باستخدام مولد وظيفة أحادي القناة وتضخيم إشارة نموذجية بمقدار 16 ديسيبل باستخدام مضخم طاقة. راقب عمليات الفصل والإثراء على رقاقة الموائع الصوتية باستخدام مجهر فلوري وكاميرا عالية السرعة تعمل بسرعة 1،200 إطار في الثانية.أكدت الشريحة الصوتية التي تم تقديمها في هذه الدراسة أنه مع زيادة جهد PZT ، زاد التركيز المركزي للخرز بحجم 10 ميكرومتر. عند خمسة فولت من جهد PZT ، تركزت معظم الخرز بحجم 10 ميكرومتر في المركز. يشار إلى نسبة عدد الخرز الذي تم جمعه في المخرج إلى العدد الإجمالي للخرز المحقون بحجم 10 ميكرومتر باسم معدل الاسترداد.يشار إلى نسبة عدد الخرز بحجم 10 ميكرومتر إلى إجمالي عدد الخرز الذي تم جمعه باسم النقاء. أشارت النتائج إلى أن الجهاز يتمتع بكفاءة فصل عالية للخرز بحجم 10 ميكرومترات. تم قياس أعداد بكتيريا GN و GP المرتبطة بكل حبة صغيرة معدلة من aptamer باستخدام مجهر مزود بكاميرا عالية السرعة.كانت جميع بكتيريا GN الخمسة مرتبطة بالخرز بينما كان عدد أقل بكثير من بكتيريا GP مرتبطا بالمواد التي تم اختبارها. اختلفت قوة الإشارة اختلافا كبيرا بين بكتيريا GN و GP. يجب استخدام المادة اللاصقة المستخدمة لإرفاق PZT بأقل قدر ممكن من الدقة للتموج ويجب أن تكون PZT والقناة الدقيقة متوازية.يمكن استخدام هذا الجهاز للكشف عن البكتيريا الحية أو المؤشرات الحيوية المشتقة من البكتيريا في فترة التشخيص المبكر للأمراض المعدية البكتيرية.

Research

JoVE Journal

Engineering

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

تيراهيرتز الاستشعار ميكروفلويديك باستخدام الاستشعار الدليل الموجي الموازي لوحة

Refractive index (RI) sensing is a powerful noninvasive and label-free sensing technique for the identification, detection and monitoring of microfluidic ...

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

Picoinjection من قطرات ميكروفلويديك بدون أقطاب معدنية

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

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

الفصل المكاني للمتشكلات الجزيئية والتجمعات

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

تصنيع واختبار ميكروفلويديك الميكانيكية المذبذبات

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

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

تقنيات القياس الحرارية في تحليلي الأجهزة ميكروفلويديك

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

المرحلة مخطط توصيف باستخدام الخرز المغناطيسي حيث الناقلون السائلة

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for ...

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

القائم الشعرية جهاز ميكروفلويديك الطرد المركزي لتشكيل السيطرة الحجم من Monodisperse Microdroplets

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

الرابطة المذيبات لتصنيع PMMA وCOP أجهزة ميكروفلويديك

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

A Modular Microfluidic Technology for Systematic Studies of Colloidal Semiconductor Nanocrystals

وحدات تقنية موائع جزيئية لدراسات منهجية الغروية أشباه الموصلات نانوكريستالس

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light ...

A Pipette-Tip Based Method for Seeding Cells to Droplet Microfluidic Platforms

ماصة-تلميح إلى أسلوب للخلايا البذر لمنصات موائع جزيئية الحبرية

Amongst various microfluidic platform designs frequently used for cellular analysis, droplet-microfluidics provides a robust tool for isolating and ...