Name: pneumatically driven microfluidic platform for micro-particle concentration
Uploaded: 2022-02-01T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Pneumatically Driven Microfluidic Platform for Micro-Particle Concentration at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי מענק קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) במימון ממשלת קוריאה (משרד המדע והתקשוב). (לא. NRF-2021R1A2C1011380).

1. תכנון הפלטפורמה המיקרופלואידית לריכוז חלקיקים
<ol><li>תכננו את הפלטפורמה המיקרופלואידית הפנאומטית המורכבת משסתום פנאומטי אחד לזרימת נוזלים ברשת הזרימה התלת-ממדית ושלושה שסתומים פנאומטיים עבור מסננת (Vs), נוזל (Vf) ותפעול שסתום חלקיקים (Vp) (איור 1). הערה: לעומת בלוק?...

<ol>
	<li>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=The+origins+and+the+future+of+microfluidics.">The origins and the future of microfluidics.</a> Nature. 442 (7107), 368-373 (2006).</li><li>Desitter, I., 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+new+device+for+rapid+isolation+by+size+and+characterization+of+rare+circulating+tumor+cells.">A new device for rapid isolation by size and characterization of rare circulating tumor cells.</a> Anticancer Research. 31 (2), 427-441 (2011).</li><li>Hayes, D. F., 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=Circulating+tumor+cells+at+each+follow-up+time+point+during+therapy+of+metastatic+breast+cancer+patients+predict+progression-free+and+overall+survival.">Circulating tumor cells at each follow-up time point during therapy of metastatic breast cancer patients predict progression-free and overall survival.</a> Clinical Cancer Research. 12 (14), 4218-4224 (2016).</li><li>Choi, S., Park, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+system+for+dielectrophoretic+separation+based+on+a+trapezoidal+electrode+array.">Microfluidic system for dielectrophoretic separation based on a trapezoidal electrode array.</a> Lab on a Chip. 5 (10), 1161-1167 (2005).</li><li>Jung, 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=Six-stage+cascade+paramagnetic+mode+magnetophoretic+separation+system+for+human+blood+samples.">Six-stage cascade paramagnetic mode magnetophoretic separation system for human blood samples.</a> Biomedical Microdevices. 12 (4), 637-645 (2010).</li><li>Li, 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+separation+of+circulating+tumor+cells.">Acoustic separation of circulating tumor cells.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (16), 4970-4975 (2015).</li><li>Lin, Y. H., Lee, G. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optically+induced+flow+cytometry+for+continuous+microparticle+counting+and+sorting.">Optically induced flow cytometry for continuous microparticle counting and sorting.</a> Biosensors and Bioelectronics. 24 (4), 572-578 (2008).</li><li>Gramotnev, D. 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=Thermal+tweezers+for+surface+manipulation+with+nanoscale+resolution.">Thermal tweezers for surface manipulation with nanoscale resolution.</a> Applied Physics Letters. 90 (5), 054108 (2007).</li><li>Huang, L. R., 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+particle+separation+through+deterministic+lateral+displacement.">Continuous particle separation through deterministic lateral displacement.</a> Science. 304 (5673), 987-990 (2004).</li><li>Yin, D., 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=Multi-stage+particle+separation+based+on+microstructure+filtration+and+dielectrophoresis.">Multi-stage particle separation based on microstructure filtration and dielectrophoresis.</a> Micromachines. 10 (2), 103 (2019).</li><li>Yoon, 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=Clogging-free+microfluidics+for+continuous+size-based+separation+of+microparticles.">Clogging-free microfluidics for continuous size-based separation of microparticles.</a> Scientific Reports. 6 (1), 1-8 (2016).</li><li>Alvankarian, J., Majlis, B. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tunable+microfluidic+devices+for+hydrodynamic+fractionation+of+cells+and+beads:+a+review.">Tunable microfluidic devices for hydrodynamic fractionation of cells and beads: a review.</a> Sensors. 15 (11), 29685-29701 (2015).</li><li>Irimia, D., Toner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+handling+using+microstructured+membranes.">Cell handling using microstructured membranes.</a> Lab on a Chip. 6 (3), 345-352 (2006).</li><li>Huang, S. B., 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+tunable+micro+filter+modulated+by+pneumatic+pressure+for+cell+separation.">A tunable micro filter modulated by pneumatic pressure for cell separation.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 142 (1), 389-399 (2009).</li><li>Chang, Y. 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+tunable+microfluidic-based+filter+modulated+by+pneumatic+pressure+for+separation+of+blood+cells.">A tunable microfluidic-based filter modulated by pneumatic pressure for separation of blood cells.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 12 (1-4), 85-94 (2012).</li><li>Oh, C. 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=Fabrication+of+pneumatic+valves+with+spherical+dome-shape+fluid+chambers.">Fabrication of pneumatic valves with spherical dome-shape fluid chambers.</a> Microfluidics and Nanofluidics. 19 (5), 1091-1099 (2015).</li><li>Liu, 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=Dynamic+trapping+and+high-throughput+patterning+of+cells+using+pneumatic+microstructures+in+an+integrated+microfluidic+device.">Dynamic trapping and high-throughput patterning of cells using pneumatic microstructures in an integrated microfluidic device.</a> Lab on a Chip. 12 (9), 1702-1709 (2012).</li><li>Jang, J. H., Jeong, O. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+a+pneumatic+microparticle+concentrator.">Fabrication of a pneumatic microparticle concentrator.</a> Micromachines. 11 (1), 40 (2020).</li><li>McDonald, J. C., 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=Poly(dimethylsiloxane)+as+a+material+for+fabricating+microfluidic+device.">Poly(dimethylsiloxane) as a material for fabricating microfluidic device.</a> Accounts of Chemical Research. 35 (7), 491-499 (2002).</li><li>Brivio, 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=A+MALDI-chip+integrated+system+with+a+monitoring+window.">A MALDI-chip integrated system with a monitoring window.</a> Lab on a Chip. 5 (4), 378-381 (2005).</li><li>Jeong, O. C., Konishi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+self-generated+peristaltic+motion+of+cascaded+pneumatic+actuators+for+micro+pumps.">The self-generated peristaltic motion of cascaded pneumatic actuators for micro pumps.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 18 (8), 085017 (2008).</li><li>Taff, B. M., Voldman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+scalable+addressable+positive+dielectrophoretic+cell-sorting+array.">A scalable addressable positive dielectrophoretic cell-sorting array.</a> Analytical Chemistry. 77 (24), 7976-7983 (2005).</li><li>Pamme, 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=On-chip+free-flow+magnetophoresis:+Separation+and+detection+of+mixtures+of+magnetic+particles+in+continuous+flow.">On-chip free-flow magnetophoresis: Separation and detection of mixtures of magnetic particles in continuous flow.</a> Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 307 (2), 237-244 (2006).</li><li>Harris, N. R., 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=Performance+of+a+micro-engineered+ultrasonic+particle+manipulator.">Performance of a micro-engineered ultrasonic particle manipulator.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 111, 481-486 (2005).</li><li>Yoon, 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=Clogging-free+microfluidics+for+continuous+size-based+separation+of+microparticles.">Clogging-free microfluidics for continuous size-based separation of microparticles.</a> Scientific Reports. 6 (1), 1-18 (2016).</li><li>Beattie, 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=Clog-free+cell+filtration+using+resettable+cell+traps.">Clog-free cell filtration using resettable cell traps.</a> Lab on a Chip. 14 (15), 2657-2665 (2014).</li><li>Cheng, 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=A+bubble-+and+clogging-free+microfluidic+particle+separation+platform+with+multi-filtration.">A bubble- and clogging-free microfluidic particle separation platform with multi-filtration.</a> Lab on a Chip. 16 (23), 4517-4526 (2016).</li></ol>

פלטפורמה זו מספקת דרך פשוטה לטהר ולרכז חלקיקים בגדלים שונים. חלקיקים נצברים ומשוחררים באמצעות בקרת שסתומים פנאומטיים, ולא נצפתה סתימה מכיוון שאין מבנה פסיבי. באמצעות מכשיר זה מוצג ריכוז החלקיקים בשלושה גדלים. עם זאת, לחץ ההפעלה, הזמן הנדרש לריכוז והקצב עשויים להשתנות בהתאם לממדי המכשיר, ה...

בשל החשיבות של ניתוח ביולוגי, טכנולוגיות מיקרופלואידיות וביו-רפואיות מיקרו-אלקטרומכניות (BioMEMS) 1,2 משמשות לפיתוח וחקר התקנים לטיהור ואיסוף של מיקרו-חומרים 2,3,4. לכידת חלקיקים מסווגת כאקטיבית או פסיבית. מלכודות פעילות שימשו עבור כוחות דיאלקטריים חיצוניים5, מגנטופורטיים6, שמיעתיים7,חזותיים 8 אותרמיים 9 הפועלים על חלקיקים עצמאיים, ומאפשרים שליטה מדויקת על תנועותיהם. עם זאת, נדרשת אינטראקציה בין החלקיק לכוח החיצוני; לפיכך, התפוקה נמוכה. במערכות מיקרופלואידיות, שליטה בקצב הזרימה חשובה מאוד מכיוון שהכוחות החיצוניים מועברים לחלקיקי המטרה.
באופן כללי, למכשירים מיקרופלואידיים פסיביים יש מיקרופילרים במיקרו-ערוצים10,11. חלקיקים מסוננים באמצעות אינטראקציה עם נוזל זורם, והתקנים אלה קלים לתכנון וזולים לייצור. עם זאת, הם גורמים לסתימת חלקיקים במיקרו-עמודים, ולכן פותחו התקנים מורכבים יותר כדי למנוע סתימת חלקיקים12. התקנים מיקרופלואידיים עם מבנים מורכבים מתאימים בדרך כלל לניהול מספר מוגבל של חלקיקים 13,14,15,16,17,18.
מאמר זה מתאר שיטה לייצור והפעלה של פלטפורמה מיקרופלואידית המונעת על ידי פנאומטית עבור ריכוזי חלקיקים גדולים המתגברת על החסרונות18 כאמור לעיל. פלטפורמה זו יכולה לחסום ולרכז חלקיקים על ידי דפורמציה והפעלה של שכבת הסרעפת הדקה של צלחת שסתום המסננת (Vs) המצטברת בתעלות מיקרופלואידיות מעוקלות. חלקיקים מצטברים בתעלות מיקרופלואידיות מעוקלות, והחלקיקים המרוכזים יכולים להיפרד על ידי פריקה של נוזל העבודה באמצעות הפעלה של שני אטמי PDMS על/כיבוי שסתומים18. שיטה זו מאפשרת לעבד מספר מוגבל של חלקיקים או לרכז מספר רב של חלקיקים קטנים. תנאי הפעלה כגון עוצמת קצב הזרימה ולחץ אוויר דחוס יכולים למנוע נזק לא רצוי לתאים ולהגביר את יעילות לכידת התאים.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1.5 mm puncture</td>
			<td>Self procduction</td>
			<td>Self procduction</td>
			<td>This puncture was made by requesting a mold maker based on the Miltex&#174; Biopsy Punch with Plunger (15110-15) product.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4 inch Silicon Wafer/SU-8 mold</td>
			<td>4science</td>
			<td>29-03573-01</td>
			<td>4 inch (100) Ptype silicon wafer/SU-8 mold</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carboxyl Polystyrene Crosslinked Particle(24.9 &#956;m)</td>
			<td>Spherotech</td>
			<td>CPX-200-10</td>
			<td>Concentrated bead sample1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow meter</td>
			<td>Sensirion</td>
			<td>SLI-1000</td>
			<td>Flow measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-speed camera</td>
			<td>Photron</td>
			<td>FASTCAM Mini</td>
			<td>Observation of concentration</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 channel with bubble-free demineralized water.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory Conona treater/Atmospheric plasma</td>
			<td>Electro-Technic</td>
			<td>BD-20AC</td>
			<td>Chip bonding/atmospheric plasma</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>Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX-81</td>
			<td>Observation of concentration</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>Polystyrene Particle(4.16 &#956;m)</td>
			<td>Spherotech</td>
			<td>PP-40-10</td>
			<td>Concentrated bead sample3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene Particle(8.49 &#956;m)</td>
			<td>Spherotech</td>
			<td>PP-100-10</td>
			<td>Concentrated bead sample2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure controller/&#956;flucon</td>
			<td>AMED</td>
			<td>&#956;flucon</td>
			<td>Control of air pressure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin coater</td>
			<td>iNexus</td>
			<td>ACE-200</td>
			<td>spread the liquid PDMS on SU-8 mold</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

pneumatically driven microfluidic platform for micro-particle concentration

המאמר הנוכחי מציג שיטה לייצור והפעלה של שסתום פנאומטי לבקרת ריכוז החלקיקים באמצעות פלטפורמה מיקרופלואידית. לפלטפורמה זו יש רשת תלת-ממדית (תלת-ממדית) עם תעלות נוזל מעוגלות ושלושה שסתומים פנאומטיים, היוצרים רשתות, תעלות וחללים באמצעות שכפול דו-ממדי עם פולידימתילסילוקסן (PDMS). המכשיר פועל על סמך התגובה הארעית של קצב זרימת נוזל הנשלט על ידי שסתום פנאומטי בסדר הבא: (1) טעינת דגימה, (2) חסימת דגימה, (3) ריכוז דגימה ו-(4) שחרור דגימה. החלקיקים נחסמים על ידי עיוות שכבת הסרעפת הדקה של צלחת המסננת (Vs) ומצטברים בתעלה המיקרופלואידית המעוקלת. נוזל העבודה משוחרר על ידי הפעלה של שני שסתומי הפעלה/כיבוי. כתוצאה מהפעולה, כל החלקיקים בעלי הגדלות השונות יורטו והתנתקו בהצלחה. כאשר טכנולוגיה זו מיושמת, לחץ ההפעלה, הזמן הנדרש לריכוז וקצב הריכוז עשויים להשתנות בהתאם למידות המכשיר ולהגדלה של גודל החלקיקים.

איור 8 מציג את קצב הזרימה של קצבי הנוזלים עבור פעולת פלטפורמה בת ארבעה שלבים, כפי שצוין בטבלה 2. השלב הראשון הוא מצב הטעינה (מצב). הפלטפורמה סופקה לנוזל כאשר כל השסתומים פתוחים, ונוזל העבודה (Qf) והחלקיקים (Qp) כמעט זהים מכיוון שרשת התעלות המיקרופלואידיות מציגה סימטריה ...

Watch this Scientific Journal Video about Pneumatically Driven Microfluidic Platform for Micro-Particle Concentration at JoVE.com

Pneumatically Driven Microfluidic Platform for Micro-Particle Concentration

הפרוטוקול הנוכחי מתאר פלטפורמה מיקרופלואידית פנאומטית שיכולה לשמש לריכוז יעיל של מיקרו-חלקיקים.

פלטפורמה מיקרופלואידית מונחית פניאומטית לריכוז מיקרו-חלקיקים

The present article introduces a method for fabricating and operating a pneumatic valve to control particle concentration using a microfluidic platform. ...

פרוטוקול זה מתאר את השיטה שלנו לייצר ולפעול על פלטפורמה מיקרופלואידית מונחית פניאומטית עבור ריכוזים מרובי חלקיקים המתגברת על חסרונות כגון סתימת חלקיקים ומבנים מורכבים. שיטה זו מאפשרת לעבד מספר בלתי מוגבל של חלקיקים, להתרכז במספר רב של חלקיקים קטנים ולמנוע נזק לא רצוי לתאים, ומגבירה את יעילות האנטרופיה. בשל חשיבות האנליזה הביולוגית, טכנולוגיות מערכות מכניות מיקרופלואידיות וביו-רפואיות של מיקרו-אלקטרו משמשות לפיתוח וחקר התקנים לטיהור ואיסוף של מיקרו-חומרים.כדי להתחיל, השתמש בתבנית SU8 של תעלת שסתום פנאומטית שהוכנה מראש כדי לשכפל את שכבת ה- PDMS לשליטה פנאומטית בשסתום. יוצקים 10 מיליליטרים של PDMS נוזלי ומיליליטר אחד של חומר מרפא לתבנית תעלת שסתום פנאומטית מוכנה, והחום מופעל ב-90 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. לאחר ריפוי מבני PDMS, הפרד את תבנית SU8.אגרוף שלוש יציאות פנאומטיות של 1.5 מילימטר לתעלת המסתם הפנאומטית באמצעות נקב של 1.5 מילימטר. יוצקים 10 מיליליטרים של PDMS נוזלי ומיליליטר אחד של חומר ריפוי לתבנית SU8 נקייה. סובבו את המעיל במשך 15 שניות ב-1500 סיבובים לדקה באמצעות מעיל ספין, ואז הפעילו את החום ב-90 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות.הפרד את תבנית SU8 לאחר ריפוי מבני PDMS. טפל במבנה PDMS עם פלזמה אטמוספרית למשך 20 שניות. באמצעות מיקרוסקופ, יישרו את מבני ה-PDMS שטופלו בפלזמה בהתאם למבנה התעלה.קשרו את מבני ה-PDMS המיושרים על ידי חימום שלהם ב-90 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. באמצעות נקב של 1.5 מילימטר, צור חור בקוטר 1.5 מילימטר בפתח תעלת הנוזלים ושקעים בתוך חלק התעלה הפנאומטית המחוברים לשכבת הסרעפת הדקה. שכפל את שני הצדדים של שכבת PDMS באמצעות שתי תבניות SU8 כדי ליצור תעלה מיקרופלואידית.השתמש בתבנית תעלה מיקרופלואידית מעוקלת ומלבנית בחזית, ובתבנית תעלת חיבור מיקרופלואידית מאחור. יוצקים 10 מיליליטרים של PDMS נוזלי ומיליליטר אחד של חומר מרפא לתבנית התעלה המיקרופלואידית המעוקלת והמלבנית, ומצפים אותה ב-1200 סיבובים לדקה למשך 15 שניות, ואז יוצרים תבניות לתא הנוזל המעוקל ולתעלות הנוזל על ידי הפעלת חום ב-90 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. הפרד את שכבת ה- PDMS שעליה נוצרת הערוץ המיקרופלואידי.לאחר מכן טפלו בו עם פלזמה אטמוספרית למשך 20 שניות כדי ליצור תבנית המופעלת על ידי חום המכסה את דופן האוורור האטומה על ידי היצמדות לוופל הזכוכית. יוצקים שלושה מיליליטרים של PDMS נוזלי לערוץ הקישוריות של תבנית SU8. סדר את המבנה, המיוצר עם תבנית תעלת החיבור, ב- PDMS נוזלי בתבנית ערוץ החיבור המיקרופלואידית.לאחר מכן יבשו את המבנה העל-קרקעי ב-130 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות. לאחר הריפוי, הסר את תבנית ה- SU8 הקדמית משכבת הרשת של התעלה המיקרופלואידית וקלף בזהירות את תבנית ה- PDMS האחורית. יוצקים 10 מיליליטרים של PDMS נוזלי ומיליליטר אחד של חומר מרפא לתבנית SU8 נקייה וחום מפעילים אותו ב-90 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות.הפרד את תבנית SU8 לאחר ריפוי מבני PDMS. טפלו בתבניות תעלות החיבור המיקרופלואידיות של PDMS באמצעות פלזמה אטמוספרית למשך 20 שניות. באמצעות מיקרוסקופ, יישרו את מבני ה-PDMS שטופלו בפלזמה בהתאם למבנה התעלה.קשרו את מבני ה-PDMS המיושרים על ידי חימום ב-90 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות. יישרו את מבני ה-PDMS שהוכנו בתהליך זה בהתאם למבנה התעלה וקשרו אותם על ידי טיפול בפלזמה אטמוספרית למשך 20 שניות. באמצעות מזרק 10 מיליליטר, מלאו את התעלה המיקרופלואידית במים נטולי בועות שעברו דה-מינרליזציה.כדי לשלוט בלחץ של נוזל העבודה ובשלושת השסתומים הפנאומטיים השולטים בזרימת המיקרובד, הכנס בקר לחץ מדויק עם ארבע תעלות מוצא או יותר לנוזל העבודה לתוך הפלטפורמה המיקרופלואידית. הכן חלקיקי בדיקה של קרבוקסיל פוליסטירן בגדלים שונים במים מזוקקים. כדי לשלוט בקצב הזרימה של נוזל העבודה, מלאו חצי בקבוק זכוכית במים וחברו את פקק בקבוק הזכוכית לתעלת היציאה של הבקר ולמיקרו-וואלה.באמצעות מיקרוסקופ הפוך, צפו בכל פעולות הפלטפורמה ומדדו את קצב זרימת ההפעלה לאורך זמן בשקע על ידי מד זרימה נוזלי. להזריק את תערובת החלקיקים או הנוזלים בלחץ בכניסה עם שסתום החלקיקים. הפעילו לחץ על שסתום CIV ב-15 קילופסקלים, ושסתום חלקיקים ב-18 קילופסקלים כדי להפעיל את השסתום.כאשר החלקיקים מרוכזים, הפעילו לחץ רק על שסתום הנוזל. קצב הזרימה של הנוזלים חולק לפעולת פלטפורמה בת ארבעה שלבים. השלב הראשון היה מצב הטעינה.נוזל העבודה והחלקיקים היו כמעט זהים מכיוון שרשת התעלות המיקרופלואידיות הפגינה סימטריה מבנית. השלב השני היה מצב החסימה. נתיב הזרימה הצטמצם, וקצב הזרימה שנמדד ביציאת היציאה הופחת על ידי התנגדות הידראולית.השלב השלישי היה מצב הריכוז. ה-QP שנמדד היה קרוב לאפס, וה-QF היה בערך פי 1.42 מזה של מצב החסימה. השלב האחרון היה מצב השחרור.קצבי הזרימה והריכוז שהתקבלו הוכיחו כי ההפעלה הרציפה המתוכנתת עם השסתום הפנאומטי פועלת היטב עקב שינויי זרימה. החלקיקים רוכזו והצטברו באזור האיסוף כאשר שסתום CIV ושסתום החלקיקים נסגרו, וכל החלקיקים שנאספו, המרוכזים, שוחררו תוך ארבע שניות כאשר רק שסתום הנוזלים היה סגור. חלק חיוני בהליך זה הוא ריפוי המבנה האחורי שבו מושתלת שכבת ה-PDMS על ידי הלחץ הרב יותר של שכבת האוויר.ושכבת הסרט המעוותת מופעלת לפתע. פלטפורמה זו יכולה לשמש לטיפול מקדים אוטומטי של ביו-חלקיקים מרוכזים מאוד וישרים ותלויים, מכיוון שהפעולה אינה מושפעת מתכונות החלקיקים הפיזיקליים.

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication, Operation and Flow Visualization in Surface-acoustic-wave-driven Acoustic-counterflow Microfluidics

ייצור, תפעול ויזואליזציה זרימה במיקרופלואידיקה אקוסטית-נגדית Surface--מונע גל אקוסטי

Surface acoustic waves (SAWs) can be used to drive liquids in portable microfluidic chips via the acoustic counterflow phenomenon. In this video we ...

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

Picoinjection של Microfluidic טיפות בלי אלקטרודות מתכת

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

Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform

טכניקת ריבוב הזמן Super פתרון הדמיה מפלטפורמה נעה

We propose a method for increasing the resolution of an object and overcoming the diffraction limit of an optical system installed on top of a moving ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

ייצור ובדיקה של מתנדים optomechanical Microfluidic

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

טכניקות מדידת תרמית במכשירי microfluidic אנליטי

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

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

נימים מבוססות מכשיר microfluidic צנטריפוגלי עבור גיבוש גודל לשליטה של ​​Monodisperse microdroplets

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

A High Performance Impedance-based Platform for Evaporation Rate Detection

בעל ביצועים גבוהים פלטפורמת עכבה מבוססת איתור דרג אידוי

This paper describes the method of a novel impedance-based platform for the detection of the evaporation rate. The model compound hyaluronic acid was ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

מליטה מרככת עבור ייצור של PMMA ו COP מכשירי microfluidic

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

טכנולוגיה Microfluidic מודולרי עבור מחקרים שיטתיים של מוליכים למחצה Colloidal Nanocrystals

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

Scalable Quantum Integrated Circuits on Superconducting Two-Dimensional Electron Gas Platform

שילוב מדרגי של מעגלים קוונטית משולבים בפלטפורמת גז אלקטרונים דו מימדית

To form a coherent quantum transport in hybrid superconductor-semiconductor (S-Sm) junctions, the formation of a homogeneous and barrier-free interface ...