Name: Microelectrode 구조에 의해 발생 AC 계면 현상 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2008-07-28T20:28:00.000+00:00
Duration: 20 min 38 s
Description: 배우세요 AC 전기역학을 이용한 미세유체 및 입자 조작 방법을. 마이크로전극 구조에서 발생하는 다이일렉트로포레시스와 AC 전기삼투 현상을 통해 바이오칩 연구에 활용할 수 있는 핵심 원리를 익히세요.

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유리 기판에 CR / 오 전극을 Fabricating 부품 1A : 습식 엣지 방법 * 최고 품질의 장치, 제조 공정은 클린룸 환경에서 수행되어야하거나 층류 흐름 후드 아래에 있도록 먼지 및 기타 오염 물질의 패턴에 영향을 미치지 않습니다. <ol><li> 4 인치 유리 슬라이드에 의해 2 인치가에 배치하는 온수 (80 ° C) 피라 냐가 솔루션 (5시 7분 H 2 O 2 : H 2 SO 4) 오염 물질을 (특히 유기)를 제거 후 DI에 씻어서 30 분 물과 압축 공기 건조. </li><li> 20 nm의 피크와 200 nm의 오는 전자빔 증발기와 기판에 입금됩니다. </li><li> 시플리 1,827 긍정적인 포토 레지스트는 spincoater (3000 RPM 1000 RPM / s의 램프, 30초 회전 시간)와 함께 유리 슬라이드에 입금됩니다. </li><li> 기판은 다음 100 ° C. 2 분 동안 부드럽게 구운 아르 </li><li> 마스크의 패턴은 206 MJ / cm 2 총 8.4 초 동안 연락 자외선 노출과 포토 레지스트로 전송됩니다. </li><li> DI 워터 헹굼 다음 잘 교반 30 초 동안 물 (1시 3분) : 포토 레지스트는 Microposit MF 351으로 개발되고 있습니다. </li><li> DI는 사이 후의 세척과 좋은 발전을 보장하기 위해 현미경으로 검사 후, 기판은 다음 각각 15초 30 초 오 에칭제과 크롬 에칭에 새겨져 있습니다. </li></ol> 부품 1B : 대체 프로토콜 - 리프트 - 오프 방법 <ol><li> 4 인치 유리 슬라이드에 의해 2 인치가에 배치하는 온수 (80 ° C) 피라 냐가 솔루션 (5시 7분 H2O 2 : H 2 SO 4) 오염 물질을 (특히 유기)를 제거하고 디 물에 씻어서 30 분 및 압축 공기 건조. </li><li> Futurrex NR - 7 1,500 PY 부정적인 포토 레지스트는 (2000 RPM 1000 RPM / s의 램프, 40초 회전 시간) 기판에 spincoated했다. </li><li> 기판은 150 ° C.에 1 분 구운 부드러운되었습니다 </li><li> 21초 (400 MJ / cm 2) 자외선 노출에 문의하십시오. </li><li> 기판은 다음 ° C는 1 분 postbake 단계를 완료하기 위해 100로 설정 뜨거운 접시에 놓여 있었다. </li><li> 개발 Futurrex RD6 개발자 6 초 동안 수행되었다. </li><li> 30 nm의 피크와 200 nm의 오 그러면 전자빔 증발기와 기판에 입금됩니다. </li><li> 이륙은 금괴가 가시 제거하고 현미경 관찰과 확인 살이 아세톤 초음파 욕조에서 기판을 배치하여 수행됩니다. </li></ol> 실험 설정 2 부 : Microsphere 주입 및 관찰 <ol><li> 채널 가공 전극 통과되도록 PDMS 채널 (제조는 다른 설명)가 직접 접착력으로 유리 기판에 붙어 있습니다. </li><li> 약 10 7 ML 폴리스티렌 microspheres은 DI 워터 (0.0002 S / M) 또는 KCl 용액 (0.05 S / M) 중 하나에서 일시 중지됩니다. 그들은 다음 microsphere 솔루션에서 튜브의 입구를 삽입하고 주사기로 콘센트에 흡입을 적용하여 주입합니다. </li><li> 로드된 장치는 다음 현미경 스테이지에 배치하고 신호 발생기에 연결됩니다. </li><li> 관찰은 현미경으로 만들어집니다 동안 주파수 설정 (1 kHz에서 1 MHz 이상) 및 전압 설정 (1 또는 2 V)의 시간 과정은 적용됩니다. </li></ol> 참고 : 너무 높은 전압을 늘리거나 주파수가 발생합니다 너무 낮게 또는 물의 전기 분해로 얻을 수 있습니다 않을 것이 중요합니다. 이 발생하는 정확한 전압 또는 주파수 설정은 전극 설계에 따라 달라집니다. 우리 연구실 지침 8 위 500 Hz에서 전압 또는 아래의 주파수를 피하기 위해 아르 V.

<ol><li>Ramos, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AC+Electrokinetics%3A+a+review+of+forces+in+microelectrode+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics+D%3A+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">AC Electrokinetics: a review of forces in microelectrode structures.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 31, 2338-2353 (1998).</li>
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</ol>

이 비디오에서는, 우리는 AC 계면 현상에 의한 입자와 유체 조작 행동의 다양한 나타났습니다. 이러한 현상을 생성하는 전극은 조작하기 쉽고 쉽게 다른 많은 시스템에 통합될 수 있습니다. 우리가 표시된 것처럼, AC 동전 기학의 사용에 대한 여러 응용 프로그램이 있습니다. 이러한 장치의 융통성뿐만 아니라 조작의 급속한 자연, 그들은 특히 매력적 수 있습니다. 건강 관리 및 기타 산업 연구실 - 온 - 칩 시스템을 포용하기 시작, 우리는 가능성이 중요한 부분으로 이러한 장치에서 AC 동전 기학의 결합을 볼 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>2&quot; by 4&quot; Pyrex 유리 슬라이드</td><td>기판</td><td></td><td></td><td>Pyrex 7740</td></tr><tr><td>크롬 마스크</td><td>재료</td><td></td><td></td><td>이 포토마스크에는 미세&amp;#8211;전극 패턴이 있으며, 다양한 미세 가공 센터에서 주문할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>PDMS 미세유로</td><td>재료</td><td></td><td></td><td>자체적으로 제작하여 사용하거나 간단한 현미경 슬라이드로 대체할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>과산화수소 30%</td><td>시약</td><td>Fisher Scientific</td><td>7722-84-1</td><td>Certified ACS, Fisher Scientific</td></tr><tr><td>황산</td><td>시약</td><td>Fisher Scientific</td><td>A300-212</td><td>Certified ACS Plus</td></tr><tr><td>아세톤 (Electronic Grade)</td><td>시약</td><td>Fisher Scientific</td><td>A946-4</td><td></td></tr><tr><td>Shipley 1827 양성 포토레지스트</td><td>시약</td><td>MicroChem Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Shipley 351 현상액</td><td>시약</td><td>MicroChem Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>금 식각액</td><td>시약</td><td>Transene Company, Inc.</td><td>Type TFA</td><td></td></tr><tr><td>크롬 포토마스크 식각액</td><td>시약</td><td>Cyantek Corporation</td><td>CR-7S</td><td></td></tr><tr><td>NR-7 1500 PY 음성 레지스트</td><td>시약</td><td>Futurrex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>RD6 현상액</td><td>시약</td><td>Futurrex</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

microelectrode 구조에 의해 발생 ac 계면 현상

AC Electrokinetic Phenomena Generated by Microelectrode Structures

AC 동전 기학 분야는 빠르게 인해의 마이크로 및 나노 스케일, 랩 - 온 - 어 - 칩 응용 프로그램을위한 필수되는 역동적인 유체 및 입자 조작을 수행하는 능력으로 성장하고있다. AC 계면 현상은 유체 또는 중지 입자 (유전체 또는 생물 학적 물질로 만들어져 포함)와 행동은 그들이 가지 방법 1, 2 놀라운으로 이동하는 원인이되는 힘을 생성하는 전기 필드를 사용합니다. 하나의 채널 내에서, AC 동전 기학는 활성 마이크로 혼합, 입자 분리, 입자 위치 및 마이크로 pattering 많은 필수 온 - 칩 작업을 수행할 수 있습니다. 하나의 장치는 단순히 같은 주파수 또는 적용 전압의 진폭과 같은 작동 매개 변수를 조정하여 이러한 작업을 여러를 달성할 수 있습니다. 적합 전기 필드는 쉽게 microchannels 통합 마이크로 전극에 의해 만들 수 있습니다. 그것은 AC 동전 기학 가능성이 의료 진단 3-5, 환경 모니터링 6 국토 안보부 7 일에 깊은 영향을 미칠 것이라고이 분야에서 엄청난 성장에서 분명하다. 일반적으로 세 AC 계면 현상 (AC electroosmosis, dielectrophoresis와 AC electrothermal 효과) 운영 매개 변수에 고유한 종속성이 각각있다. 이러한 운영 매개 변수의 변경은 따라서 입자 또는 액체의 행동을 바꾸고, 다른 이상 지배되는 하나의 현상을 일으킬 수 있습니다. 그것은 AC 동전 기학을 기초 복잡한 물리학으로 인해 입자와 유체의 행동을 예측하기가 어렵습니다. 그것은 물리학을 설명하고 입자와 유체 행동을 명료하게하다이 간행물의 목표입니다. 우리의 분석은 또한 그들을 생성하는 전극 구조를 조작하는 방법을 다루고, 여러 인기있는 장치 설계를 사용하여 실험 관찰 다양한 숫자를 해석하는 방법. 이 동영상이 문서는 과학자와 엔지니어가 이러한 현상을 이해하고 자신의 연구에 AC 동전 기학을 사용하여 시작하는 것이 좋습니다 수도 있습니다 도움이 될 것입니다.

마이크로 및 나노 스케일 더 현실로되어 가고 있도록 기술 및 정지 유체 입자를 조작하는 것은, AC 동전 기학 같은 개발을 계속합니다. 여기, 우리는 어떻게 실험 관찰 해석하는 이러한 장치와를 조작하는 방법, AC 동전 기학 뒤에 물리학에 대해 설명합니다.

Microelectrode 구조에 의해 발생 AC 계면 현상

AC 전기동역학 분야는 마이크로 및 나노 규모에서 동적인 유체 및 입자 조작이 가능하다는 장점 덕분에 빠르게 성장하고 있으며, ...

지난 몇 년 동안 랩온어칩 커뮤니티는 AC 전기역학(AC Electrokinetics)이라고 알려진 흥미로운 기술을 도입하였습니다. 이러한 일련의 현상은 마이크로에서 나노미터 규모의 입자와 유체를 빠르고 다각적인 파동으로 조작하는 데 사용될 수 있으며, 많은 바이오칩 응용 분야에서 빠르게 필수적인 기술이 되고 있습니다. 본 영상에서는 이러한 현상을 연구에 활용하고자 하는 다른 과학자와 엔지니어들에게 도움이 될 수 있도록 AC 전기역학의 기초를 충분히 상세하게 살펴볼 예정입니다.안녕하세요, 저는 Drexel 대학교 의공학 및 보건 시스템 학과의 박사 과정 학생인 Robert Hart입니다. 먼저 AC 전기 역학의 물리적 원리에 대해 간략히 설명하겠습니다. 그다음으로 장치 제작 단계로 넘어가고, 마지막으로 AC 전기 역학의 작동 영상을 보며 어떤 현상이 일어나고 있는지 설명해 드리겠습니다.설명할 세 가지 힘 중 첫 번째는 유전영동(dielectrophoresis)이라고 합니다. 여기서는 두 개의 침전 전극 사이에 생성된 전기장을 볼 수 있습니다. 이 전기장 안에 유전체 입자가 있다면, 그 입자는 분극됩니다.보시는 바와 같이, 입자의 전하는 액체 내부의 전하에 의해 균형을 이룹니다. 입자가 액체보다 더 분극 가능한지 아니면 덜 분극 가능한지는 균일한 전기장 내의 MoSo 계수를 통해 결정할 수 있습니다. 입자는 알려진 순수 힘을 받게 됩니다.하지만 여기에 표시된 것과 같은 비균일 전기장 내에서, 분극성이 더 큰 입자들은 양의 유전영동(dielectrophoresis)을 경험하며 전기장이 강한 영역으로 이동합니다. 주파수를 변경하여 분극성을 전환하면 음의 유전영동으로 알려진 반대 효과가 나타나 입자들이 전기장 강도가 높은 영역에서 멀어지게 됩니다. 두 번째 힘은 AC 전기삼투(AC electro-osmosis)입니다. AC 전기삼투의 기초는 전기 전위로 인해 형성되는 전기 이중층에 있습니다. 표면에서 이 영역은 표면에 단단히 결합되어 움직이지 않는 이온들로 구성된 스턴 층(stern layer)과, 결합되어 있으나 여전히 측면으로 자유롭게 이동할 수 있는 이온들을 포함하는 확산 층(diffuse layer)으로 나뉩니다.전극 가장자리에 인접한 이온 하나를 살펴보면, 해당 이온이 전기장으로부터 냉각력을 받는 것을 관찰할 수 있습니다. 힘의 Y 성분은 표면에 존재하는 전하들에 의해 상쇄됩니다. 따라서 이온은 전극 중심 방

ac-electrokinetic-phenomena-generated-by-microelectrode-structures

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

이 비디오는 집속 초음파 변환기를 사용하여 다중 웰 미세 전극 어레이 또는 MEA 시스템에서 배양된 인간 iPSC 유래 뉴런에서 신경 활동의 조절을 유도하는 방법을 보여줍니다.

Microelectrode Array System을 이용한 초음파 유도 신경조절

높은 처리량 잠재력을 가진 마이크로 디바이스는 새로운 재료와 3 차원 (3D) 유전 (DEP)를 설명하는 데 사용됩니다. 그래 핀 nanoplatelet 종이 양면 테이프가 교대로 적층 하였다; 700 μm의 마이크로 웰 층에 가로을 드릴 하였다. 폴리스티렌 비즈의 DEP 동작은 마이크로에 잘 입증되었다.

3D 그래 핀 전극 유전 영동 장치의 개발

세포막의 수송체는 세포막 또는 세포층을 가로질러 이온을 차등적으로 분리할 수 있으며 조직 생리학, 복구 및 병리학에서 중요한 역할을 합니다. 우리는 생체 내에서 단일 세포 및 조직에서 특정 이온 플럭스를 측정할 수 있는 이온 선택적 자체 참조 미세전극에 대해 설명합니다.

이온 선택적 자체 참조 미세 전극 기술을 이용하여 세포 외 이온 플럭스 측정

많은 미세유체 장치가 전기택시 연구에 사용하기 위해 개발되었습니다. 그러나 이러한 칩 중 어느 것도 세포에 대한 동시 화학 및 전기장(EF) 효과를 효율적으로 연구할 수 없습니다. 우리는 전기택시 연구에 사용하기 위해 더 잘 제어되고 공존하는 EF 및 화학적 자극을 제공하는 폴리메틸메타크릴레이트 기반 장치를 개발했습니다.

멀티 채널 듀얼 전기장 미세 유체 칩을 이용하여 폐암 세포의 Electrotaxis 연구

신경 세포의 문화는 하나의 신경 세포에 대한 효과 나 신경 세포의 인구를 통해 새로운 뇌 자극 기술을 연구하는데 좋은 모델입니다. 목욕 전극에 의해 직접 생산 또는 시변 자기장에 의해 유도되는 전계에 의해 패터닝 신경 배양 자극하는 다른 방법들이 여기에 제시 하였다.

전기 단일 및 두 개 차원 문화에 자기장을 사용하여 신경 세포의 외부인가 전압

칼륨 이온은 세포의 휴식 막 잠재력에 기여 하 고 extracellular K+ 농도 세포 흥분의 중요 한 레 귤 레이 터 이다. 우리가 확인 하 고, 보정 하 고 monopolar K+를 사용 하는 방법을 설명-선택 microelectrodes. 같은 전극을 사용 하 여 성인 hippocampal 조각 전기 evoked K+ 농도 역학 측정 수 있습니다.

만들기, 테스트 및 성인 뇌의 조직 조각에 칼륨 이온 선택적 Microelectrodes를 사용 하 여

이온 수송 통로의 정류 단방향 이온 끌고 충돌기 흐름을 생성 하는 효과적인 방법입니다. 흐름 채널에서 이온 교환 멤브레인을 설정 하 여 전기 편광된 상태 생성 되 고 전기 분야 외부에서 적용 될 때 구동 액체 흐름을 원인.

생성 및 제어 충돌기의 수성 전해질 솔루션에 흐르는

이 프로토콜 신경 문화에 활동 전위 전송 공부에 대 한 미세 장치 microelectrode 배열 시험관에서 결합 하는 방법을 설명 하는 것을 목표로. 데이터 분석, 즉 탐지 및 전파 하는 활동 전위의 특성은 수행을 사용 하 여 새로운 고급, 아직 사용자 친화적이 고 자유롭게 사용할 수, 계산 도구.

Microelectrode 배열 마이크로 신경 통신 및 Axonal 신호 전파 공부에 대 한 인터페이스

이 백서는 전기장(EF)에 노출된 섬유성 전도성 물질의 유한 원소 모델을 구축하기 위한 전략을 제시한다. 모델은 이러한 재료에서 시드된 세포가 스캐폴드의 구성 재료 특성, 구조 또는 방향을 변경하는 영향을 수신하고 평가하는 전기 입력을 추정하는 데 사용할 수 있습니다.

셀룰러 전기 미세 환경의 유한 요소 모델링

체외에서 흥분성 세포의 반응을 연구하기 위해 이 프로토콜은 유전적으로 조작된 tet-on 스파이킹 HEK 세포의 간단한 흥분성 세포 모델에 대한 전기천공으로 인한 활동 전위 생성의 변화와 관련 매개변수의 자동 추출을 통한 막관통 전압의 변화에 대한 광학 모니터링을 설명합니다.

유전자 조작 Tet-On 스파이킹 HEK 세포에서 전기천공법으로 유도된 작용 전위 생성 변화 모니터링

여기에서는 상피 조직 항상성의 전기기계적 조절을 연구하기 위해 고유한 2층 미세유체 장치를 제작하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 장치는 조직 평면에 수직인 정적 생리학적 전류를 적용하여 세포 간 접착, 증식 및 압출에 영향을 미칩니다. 살아있는 세포 이미징 및 기계적 응력 측정은 이러한 과정의 메커니즘을 보여줍니다.

2층 미세유체 장치를 이용한 조직 항상성의 전기기계적 제어 공개

배우세요 AC 전기역학을 이용한 미세유체 및 입자 조작 방법을. 마이크로전극 구조에서 발생하는 다이일렉트로포레시스와 AC 전기삼투 현상을 통해 바이오칩 연구에 활용할 수 있는 핵심 원리를 익히세요.

Microelectrode 구조에 의해 발생 AC 계면 현상

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