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

Diese Arbeit wurde von der National Research Foundation of Korea (NRF) unterstützt, die von der koreanischen Regierung (Ministerium für Wissenschaft und IKT) finanziert wird. (Nein. NRF-2021R1A2C1011380)

1. Mikrofluidisches Akustophorese-Chip-Design
HINWEIS: Abbildung 1 zeigt ein Schema der Trennung und Sammlung von Zielmikroperlen aus Mikrokanälen durch Akustophorese. Der mikrofluidische Akustophorese-Chip ist mit einem CAD-Programm konstruiert.
<ol><li>Entwerfen Sie einen mikrofluidischen Akustophorese-Chip, der eine Mischung aus Aptamer-modifizierten Perlen und Streptavidin-beschichteten Polystyrol (PS)-Perlen verwendet, die der Größe von ...

<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>

Wir entwickelten ein mikrofluidisches Schallschwebegerät zum Einfangen und Übertragen von GN-Bakterien aus Kulturproben mit hoher Geschwindigkeit, basierend auf einer kontinuierlichen Laufmethode entsprechend ihrer Größe und Art und Aptamer-modifizierten Mikrokügelchen. Der lange, quadratische Mikrokanal ermöglicht ein einfacheres Design und eine höhere Kosteneffizienz für die 2D-Akustophorese als bisher berichtet 20,21,22,23,24,25,26.<sup clas...

Mikrofluidische Plattformen werden entwickelt, um Bakterien aus medizinischen und Umweltproben zu isolieren, zusätzlich zu Methoden, die auf dielektrischem Transfer, Magnetophorese, Perlenextraktion, Filterung, zentrifugaler Mikrofluidik und Trägheitseffekten sowie akustischen Oberflächenwellen basieren 1,2. Der Nachweis pathogener Bakterien wird mittels Polymerase-Kettenreaktion (PCR) fortgesetzt, ist aber in der Regel mühsam, komplex und zeitaufwendig 3,4. Mikrofluidische Akustophoresesysteme sind eine Alternative, um dies durch angemessenen Durchsatz und berührungslose Zellisolierung zu beheben 5,6,7. Die Akustophorese ist eine Technologie, die Perlen unter Verwendung des Phänomens der materiellen Bewegung durch eine Schallwelle trennt oder konzentriert. Wenn Schallwellen in den Mikrokanal eintreten, werden sie nach Größe, Dichte usw. der Perlen sortiert, und Zellen können nach den biochemischen und elektrischen Eigenschaften des Suspensionsmediums 7,8 getrennt werden. Dementsprechend wurden viele akustophoretische Studien aktiv durchgeführt 9,10,11, und kürzlich wurden numerische 3D-Simulationen akustophoretischer Bewegungen, die durch grenzgetriebenes akustisches Strömen in der Mikrofluidik der akustischen Wellen stehender Oberfläche induziert wurden, eingeführt 12.
Studien in verschiedenen Bereichen untersuchen, wie Antikörperersetzt werden können 2,3. Aptamer ist ein Zielmaterial mit hoher Selektivität und Spezifität, und viele Studien werden durchgeführt 2,9,10,13. Aptamere haben Vorteile von geringer Größe, ausgezeichneter biologischer Stabilität, niedrigen Kosten und hoher Reproduzierbarkeit im Vergleich zu Antikörpern und werden in diagnostischen und therapeutischen Anwendungen untersucht 2,3,14.
Hier beschreibt dieser Artikel ein mikrofluidisches Akustophorese-Technologieprotokoll, das für die schnelle, effiziente Trennung von gramnegativen (GN) Bakterien aus einem Medium unter Verwendung von Aptamer-modifizierten Mikrokügelchen verwendet werden kann. Dieses System erzeugt eine zweidimensionale (2D) akustische stehende Welle durch einzelne piezoelektrische Betätigung, indem es gleichzeitig zwei orthogonale Resonanzen innerhalb eines langen rechteckigen Mikrokanals stimuliert, um Aptamer-gebundene Mikroperlen an den Knoten- und Antiknotenpunkten für die Trenneffizienz auszurichten und zu fokussieren 2,11,15,16 . Sowohl am Ein- als auch am Auslass befindet sich ein gegabelter Kanal, der eine gleichzeitige Trennung, Reinigung und Konzentration ermöglicht.
Dieses Protokoll kann im Bereich der Früherkennung bakterieller Infektionskrankheiten sowie einer schnellen, selektiven und empfindlichen Reaktion auf pathogene bakterielle Infektionen durch Echtzeit-Wasserüberwachung hilfreich sein.

<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

Dieser Artikel beschreibt die Herstellung und den Betrieb von mikrofluidischen akustophoretischen Chips unter Verwendung einer mikrofluidischen Akustophoresetechnik und Aptamer-modifizierten Mikroperlen, die für die schnelle, effiziente Isolierung gramnegativer Bakterien aus einem Medium verwendet werden können. Diese Methode erhöht die Trenneffizienz durch eine Mischung aus langen, quadratischen Mikrokanälen. Bei diesem System werden die Probe und der Puffer über einen Durchflussregler in den Einlassanschluss injiziert. Für die Perlenzentrierung und Probentrennung wird über einen Funktionsgenerator mit Leistungsverstärker Wechselstrom an den piezoelektrischen Wandler angelegt, um eine akustische Strahlungskraft im Mikrokanal zu erzeugen. Sowohl am Ein- als auch am Auslass befindet sich ein gegabelter Kanal, der eine gleichzeitige Trennung, Reinigung und Konzentration ermöglicht. Das Gerät hat eine Wiederfindungsrate von >98% und eine Reinheit von 97,8% bis zu einer 10-fachen Dosiskonzentration. Diese Studie hat eine höhere Wiederfindungsrate und Reinheit als die bestehenden Methoden zur Trennung von Bakterien gezeigt, was darauf hindeutet, dass das Gerät Bakterien effizient trennen kann.

Abbildung 5 zeigt das Bild des Wulststroms als Funktion der PZT-Spannung (OFF, 0,1 V, 0,5 V, 5 V). Im Fall des in dieser Studie vorgestellten akustophoretischen Chips wurde bestätigt, dass mit zunehmender Spannung des PZT die zentrale Konzentration der 10 μm großen Perlen zunahm. Die meisten der 10 μm großen Perlen wurden in der Mitte bei 5 V der PZT-Spannung konzentriert. Durch dieses Ergebnis wurde in einem Einkanal-Funktionsgenerator eine Resonanzfrequenz von 3,66 MHz erzeugt und ein...

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

Dieser Artikel beschreibt die Herstellung und den Betrieb von mikrofluidischen akustophoretischen Chips unter Verwendung der mikrofluidischen Akustophorese-Technik und Aptamer-modifizierten Mikroperlen, die zur schnellen und effizienten Isolierung gramnegativer Bakterien aus einem Medium verwendet werden können.

Mikrofluidische Akustophorese zur Durchflusstrennung gramnegativer Bakterien mittels Aptamer Affinity Beads

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

Dieses Protokoll beschreibt unsere mikrofluidische Akustophorese-Technologie, die für die schnelle und effiziente Trennung gramnegativer Bakterien aus einem Medium mit Aptamer-modifizierten Mikrokügelchen verwendet werden kann. Mikrofluidische Akustophorese-Systeme ermöglichen die gramnegative Bakterientrennung mit angemessenem Durchsatz und berührungsloser Zellisolierung. Die mikrofluidische Akustophorese kann optimiert werden, um Bakterien aus medizinischen und Umweltproben zu isolieren.Entwerfen Sie zunächst einen mikrofluidischen Akustophorese-Chip, der PS-Kügelchen am Zielausgang sammelt und den Rest verwirft, nachdem eine PS-Probenmischung in den Probeneingang injiziert wurde. Bereiten Sie einen Chip vor, bei dem die Schichten über und unter der Siliziumschicht mit dem Borosilikatglas verbunden sind. Und eine dritte Borosilikatglasschicht mit Eloxierung fügt 1000 Volt und 400 Grad Celsius hinzu.Befestigen Sie eine PZT auf der Borosilikatglasschicht entlang des mikrofluidischen Kanals mit weniger als 10 Mikrolitern Cyanacrylatkleber. Impfen Sie die GN- und GP-Bakterien in Luria-Bertani-Medium und inkubieren Sie sie bei 37 Grad Celsius und 220 Umdrehungen pro Minute für 16 Stunden. Zentrifugieren Sie die kultivierten Bakterien bei 9, 056 RCF für eine Minute bei Raumtemperatur.Anschließend zweimal mit 1X PBS Puffer waschen. Bereiten Sie die ausgewählten GN- und GP-Bakterien für die Analyse vor, indem Sie sie im Bindungspuffer resuspendieren. Resuspendieren Sie die 10 Mikrometer Streptavidin-beschichtete Mikroperlenmischung vor Gebrauch.Wirbeln Sie die Mischung für 20 Sekunden. Bereiten Sie das Aptamer vor, indem Sie es drei Minuten lang bei 95 Grad Celsius denaturieren und dann bei null Grad Celsius für zwei Minuten wieder falten. 250 Mikroliter der resuspendierten Streptavidin-beschichteten Mikroperlenmischung in ein 1,5-Milliliter-Röhrchen überführen und 100 Mikroliter biotinyliertes DNA-Aptamer in die Röhre geben.Inkubieren Sie die Mischung bei Raumtemperatur für 30 Minuten, während Sie mit 25 Umdrehungen pro Minute drehen. Zentrifugieren Sie das Reaktionsgemisch bei 9, 056 RCF für 40 Sekunden bei Raumtemperatur. Anschließend waschen Sie das Röhrchen zweimal mit 200 Mikrolitern Tris-HCl-Puffer.10 Mikroliter 100 Milligramm BSA pro Milliliter in das gewaschene Probenröhrchen geben und 30 Minuten bei Raumtemperatur inkubieren, während sie mit 25 Umdrehungen pro Minute rotieren. Schließlich waschen Sie die Aptamer-modifizierten Mikroperlen zweimal in Tris-HCl-Puffer durch Zentrifugation bei 9.056 RCF für 40 Sekunden bei Raumtemperatur. Verbinden Sie PEEK-Röhrchen mit den beiden Einlässen für die Injektion von zwei Proben und Puffer sowie den beiden Auslässen zum Sammeln und Entladen von Abfällen.Füllen Sie den mikrofluidischen Akustophoresekanal mit blasenfreiem demineralisiertem Wasser mit einer 10-Milliliter-Spritze. Bereiten Sie einen Präzisionsdruckregler mit zwei oder mehr Ausgangskanälen vor, um den Flüssigkeitsfluss zu steuern. Nach der Vorbereitung des Geräts injizieren Sie die Probe und den Puffer, indem Sie mit dem Präzisionsdruckkontrollgerät einen Druck von zwei Kilopascal auf den Probeneingang und vier Kilopascal auf den Puffereinlass ausüben.Fokussieren Sie mit einem Mikroskop auf eine Perle und bewegen Sie sie mit dem PZT in die Mitte des mikrofluidischen Kanals. Erzeugen Sie eine Resonanzfrequenz von 3,66 Megahertz mit einem einkanaligen Funktionsgenerator und verstärken Sie ein typisches Signal mit einem Leistungsverstärker um 16 Dezibel. Beobachten Sie die Trenn- und Anreicherungsprozesse auf dem akustofluidischen Chip mit einem Fluoreszenzmikroskop und einer Hochgeschwindigkeitskamera, die mit 1.200 Bildern pro Sekunde arbeitet.Der in dieser Studie vorgestellte akustophoretische Chip bestätigte, dass mit zunehmender Spannung des PZT die zentrale Konzentration der 10 Mikrometer großen Perlen zunahm. Bei fünf Volt der PZT-Spannung konzentrierten sich die meisten der 10 Mikrometer großen Perlen in der Mitte. Das Verhältnis der Anzahl der am Auslass gesammelten Perlen zur Gesamtzahl der injizierten 10 Mikrometer großen Perlen wurde als Wiederfindungsrate bezeichnet.Das Verhältnis der Anzahl der 10 Mikrometer großen Perlen zur Gesamtzahl der gesammelten Perlen wurde als Reinheit bezeichnet. Die Ergebnisse zeigten, dass das Gerät eine hohe Trennleistung für Perlen mit einer Größe von 10 Mikrometern hatte. Die Anzahl der GN- und GP-Bakterien, die an jede Aptamer-modifizierte Mikroperle gebunden sind, wurde mit einem Mikroskop mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gemessen.Alle fünf GN-Bakterien waren an die Perlen gebunden, während deutlich weniger GP-Bakterien an die getesteten Substanzen gebunden waren. Die Signalstärke unterschied sich signifikant zwischen den GN- und GP-Bakterien. Der Klebstoff, der zur Befestigung des PZT verwendet wird, sollte so wenig wie möglich für die Genauigkeit der Riffelung verwendet werden und PZT und Mikrokanal sollten parallel sein.Dieses Gerät kann verwendet werden, um lebende Bakterien oder von Bakterien abgeleitete Biomarker in der Zeit der Früherkennung von bakteriellen Infektionskrankheiten nachzuweisen.

Research

JoVE Journal

Engineering

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

Terahertz Microfluidic Sensing mit einem Parallel-Platte Waveguide Sensor

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

Forschung

Ingenieurwesen

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

Picoinjection von Mikrofluidik-Tropfen ohne Metall-Elektroden

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

Räumliche Trennung von molekularen Konformen und Clustern

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

Herstellung und Prüfung von Mikrofluidik-Optomechanische Oszillatoren

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

Thermal-Messtechnik in Analytical Mikrofluidiksysteme

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

Phasendiagramm Charakterisierung mit Magnetic Beads als flüssige Träger

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

Kapillar-basierten Kreisel Mikrofluidik-Vorrichtung zur Größe steuerbare Bildung von monodispersen Mikrotröpfchen

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

Lösungsmittelbindung für die Herstellung von PMMA und COP Mikrofluidiksysteme

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

Eine modulare mikrofluidische Technologie für systematische Studien von kolloidalen Halbleiter-Nanokristallen

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

Eine Pipettenspitze basierte Methode für das Seeding Zellen Tröpfchen mikrofluidischen Plattformen

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