Fabricación de dispositivos emparejados de índice refractivo para microfluidos biomédica
Summary
Este protocolo describe la fabricación de dispositivos microfluídicos de MY133-V2000 para eliminar los artefactos que se presentan a menudo en microcanales debido a los índices de refracción une mal entre estructuras de microcanales y una solución acuosa. Este protocolo utiliza un sostenedor de acrílico para comprimir el dispositivo encapsulado, mejorar la adherencia tanto química como mecánicamente.
Abstract
El uso de dispositivos microfluídicos ha surgido como una herramienta definitoria para aplicaciones biomédicas. Cuando se combina con técnicas de microscopía moderna, estos dispositivos pueden implementarse como parte de una plataforma robusta capaz de hacer mediciones simultáneas de complementarias. El principal reto creado por la combinación de estas dos técnicas es el desequilibrio en el índice de refracción entre los materiales tradicionalmente utilizados para hacer que los dispositivos de microfluidos y las soluciones acuosas en biomedicina. Este desajuste puede crear artefactos ópticos cerca de los bordes del canal o dispositivo. Una solución es reducir el índice de refracción del material utilizado para fabricar el dispositivo mediante el uso de un polímero fluorado como MY133-V2000 cuyo índice de refracción es similar a la del agua (n = 1.33). Aquí, se demuestra la construcción de un dispositivo de microfluidos de MY133-V2000 mediante técnicas de litografía blanda, utilizando plasma de O2 en conjunto con un sostenedor de acrílico para aumentar la adherencia entre el dispositivo de MY133-V2000 fabricado y el sustrato de polidimetilsiloxano (PDMS). El dispositivo entonces es probado por lo lleno de medios de cultivo celular de 24 h demostrar la capacidad del dispositivo para mantener condiciones de cultivo de células en el transcurso de un experimento típico de proyección de imagen incubando. Por último, la microscopia fase cuantitativa (QPM) se utiliza para medir la distribución de masa dentro de las células adherentes vivo en la MCP. Así, la mayor precisión, de fabricación del dispositivo de un polímero de bajo índice de refracción como MY133-V2000 sustituyen a materiales tradicionales litografía blanda como PDMS, está demostrada. En general, este enfoque para la fabricación de dispositivos microfluídicos puede integrarse fácilmente en flujos de trabajo existentes de litografía blanda para reducir artefactos ópticos y aumentar la precisión de la medida.
Introduction
El desarrollo de la tecnología de microfluidos ha permitido una amplia gama de nuevas técnicas biomédicas que aprovechan la única física de flujos de escala microscópica1,2. Esto incluye las técnicas diagnósticas construidas sobre plataformas de microfluidos que cuantifican biomarcadores clínicamente relevantes, incluyendo célula rigidez3, marcadores de superficie4y crecimiento5. Mediante la manipulación de las células, dispositivos microfluídicos también pueden utilizarse para medir la heterogeneidad de biomarcadores, por ejemplo como indicador de la malignidad6. La capacidad de combinar aplicaciones de microfluidos con microscopía ha aumentado aún más la utilidad de estas plataformas permitiendo dispositivos que miden los múltiples biomarcadores simultáneamente7.
QPM es una técnica de microscopía que mide el desplazamiento de fase como la luz pasa a través e interactúa con la materia dentro de las muestras transparentes. La masa de células individuales puede calcularse medidas de QPM, usando la conocida relación entre el índice de refracción y la densidad de biomasa8,9. Trabajo previo ha demostrado que el QPM es capaz de medir parámetros clínicamente relevantes como célula crecimiento10,11 y célula propiedades mecánicas mediante trastorno fuerza12. Cuando se combina con la microfluídica, QPM se puede potencialmente utilizar para medir el comportamiento de la célula en un ambiente altamente controlado en vitro. Uno de los principales retos de combinación de QPM con la microfluídica es el alto índice de refracción de los polímeros más utilizados para construir microfluídicos canales via litografía blanda13.
Un importante reto frente a la combinación de la microfluídica con diversas técnicas de microscopía es el desajuste entre el índice de refracción del material necesario en relación con el índice de refracción de agua14,15. Un método para tratar esto es mediante el uso de un polímero de bajo índice de refracción como CYTOP16 o V2000 MY13313. Este último es un fluorados ultravioleta (UV)-polímero de acrilato curado que tiene un índice de refracción similar al agua (n = 1.33) y que es compatible con técnicas de litografía blanda, lo que permite una integración suave en microfluidos establecido muchos flujos de fabricación del dispositivo. Esto hace no sólo conveniente para la fabricación de dispositivos microfluídicos MY133-V2000, pero también le permite combinarse fácilmente con QPM y otros enfoques de la microscopia, para medir el comportamiento de la célula en la Colonia y en una escala unicelular. MY133-V2000 elimina artefactos debido a fase desenvolver produciendo poco, si cualquiera, cambio de fase como la luz pasa a través de la interfaz agua-MY133.
Aunque eliminar el desequilibrio en el índice de refracción, uno de los desafíos principales asociado a los dispositivos fabricados con polímeros fluorados, como MY133-V2000, es la baja adherencia a otros materiales como el vidrio o PDMS. El presente trabajo muestra la fabricación de un dispositivo de microfluidos MY133 V2000 usando litografía blanda. Con O2 de plasma para el tratamiento de la superficie del canal y el PDMS sustrato combinado con un soporte de acrílico fabricados costumbre asegura que el dispositivo se adhiere al sustrato, creando un canal cerrado. Este dispositivo es adecuado para el cultivo celular y QPM para medir la masa de células en el canal, que tiene aplicaciones importantes para medir el crecimiento de células vivas y el transporte intracelular de la biomasa celular, los que tienen relevancia clínica en el diagnóstico descubrimiento de la medicina y de la droga.
Protocol
Representative Results
Discussion
MY133-V2000 puede utilizarse como alternativa a los materiales de fabricación tradicional litografía blanda como PDMS. Trabajo previo ha demostrado que los materiales con un alto índice de refracción, como PDMS, introducen artefactos importantes cerca de las paredes del canal debido a los índices de refracción une mal entre el material de fabricación y la solución acuosa dentro del canal 13. MY133-V2000 permite emparejar el índice de refracción del dispositivo de microfluidos para las so…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado por la Universidad de Utah, el Vicerrectorado de investigación, así como por los fondos junto con grant CA042014 P30 otorgado al Instituto de cáncer Huntsman y CRR al programa en el Instituto de cáncer Huntsman.
Materials
| MY133-V2000 | MY Polymers | MY133-V2000 | |
| Sylgard 184 | Ellsworth Adhesives | 184 SIL ELAST KIT 0.5KG | |
| Fisher Premium microscope slides | Fisher Scientific | 12-544-4 | |
| .118"(3.0mm) x 12" x 12" Acrylic Sheet | United States Plastic Corp | 44290 | |
| .060"(1.5mm) x 12" x 12" Acrylic Sheet | United States Plastic Corp | 44200 | |
| SCIGRIP 3 Very Fast Set Acrylic Cement | United States Plastic Corp | 45735 | |
| Standard Aluminum Foil (.6 mm thick) | VWR | 89107-726 | |
| Kim Wipes | Fisher Scientific | 06-666 | |
| Insta-Cure+ Super Glue | Bob Smith Industries | BSI-109 | |
| 1/8" PVC tubing | McMaster Carr | 5231K55 | |
| McCormick Food Coloring | Target | 13353207 | |
| X-Acto #1 Precision Knife | X-Acto | X3201 | |
| X-Acto #18 Heavyweight wood chiseling blade | X-Acto | X218 | |
| VWR Razor Blades | VWR | 55411-055 | |
| Surface Treated Cell Culture Dishes | Fisher Scientific | FBO12922 | |
| Fibronectin Human Plasma | Sigma-Aldritch | F0895-1MG | |
| Trypsin-EDTA 10x | Fisher Scientific | 15-400-054 | |
| Corning Dulbecco's Phosphate Buffered Saline | Fisher Scientific | MT21030CM | |
| Gibco Penicillin-Streptomycin | Fisher Scientific | 15-140-148 | |
| HyClone Nonessential Amino Acids 100x | Fisher Scientific | SH3023801 | |
| Fetal Bovine Serum | Omega Scientific | FB-12 | |
| Corning DMEM with L-glutamine and glucose | Fisher Scientific | MT10013CV | |
| Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane | Sigma-Aldritch | 448931 | Reacts violently with water |
| Ethanol, 200 proof Decon Labs | Fisher Scientific | 04-355-223 | |
| Acetone | Fisher Scientific | A18P-4 | |
| Bel-Art 42025 Plastic Dessicator | Cole-Parmer | EW-06514-30 | |
| Epilog Fusion Laser Cutter, 120 W | Epilog Laser | Epilog Fusion M2 32 Laser | |
| Isotemp Stirring Hotplate | Fisher Scientific | SP88850200 | |
| Ateco 14111 1.5 inch stainless steel cutter | Ateco | 14111 | |
| Pyrex Glass Cell Culture Dish | Fisher Scientific | 08-747B | |
| Radio Frequency Plasma Cleaner | Harrick Plasma | PDC-32G | Used with Oxygen gas |
| Black Hole Laboratories Digivac | Black Hole Laboratories | Model 215 | |
| Intelli-Ray Ultraviolet Oven | Uvitron | UVO338 | |
| Compact Spin Coater | MTI Corporation | VTC-100A | |
| Fisher Brand Isotemp Oven | Fisher Scientific | 15-103-0510 | Forced Air Convection |
| Gilson Positive Displacement Pipette P1000 | Fisher Scientific | FD10006G | |
| HeraCell VIOS 160i | Fisher Scientific | 13 998 212PM |
References
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