단일 입자 Microfluidic 기반 유체 트랩
Summary
이 문서에서는, 우리는 유체 흐름에 따라 입자의 구속을위한 microfluidic 기반의 방법을 제시한다. 우리는이를 통합 microdevice에 임의의 입자의 감금 및 미세 조작을 가능하게, 피드백 제어 메커니즘을 사용하여 유체의 정체 지점에 안정적인 입자 트래핑을 보여줍니다.
Abstract
무료 솔루션에서 단일 입자들을 가두고 조작하는 능력은 기초 및 응용 과학의 주요 사용 기술입니다. 광학, 자기 계면과 음향 기술을 기반으로 입자 트래핑을위한 방법은 분자에서 세포 수준에 이르기까지 물리학 및 생물학의 주요 발전을 주도했습니다. 이 문서에서는, 우리는 전적으로 유체 유체의 흐름에 따라 입자 트래핑 및 조작을위한 새로운 microfluidic 기반 기술을 소개합니다. 이 방법을 사용하여, 우리는 오랫동안 비늘을위한 수성 솔루션 마이크로 및 나노 스케일 입자의 트래핑 보여줍니다. 유체 트랩은 두 반대 층류 흐름은 따라서 유체 침체 포인트 (제로 속도 포인트)와 평면 extensional 흐름을 생성, 모이 교차 슬롯 채널 기하학과 통합 microfluidic 장치로 구성되어 있습니다. 이 장치에서는, 입자는 유체 정체 지점에 입자의 위치를 유지하기 위해 유량 분야의 적극적인 제어에 의해 트랩 센터에 국한되어있다. 이러한 방식으로, 입자가 효과적으로 맞춤식 LabVIEW 코드로 구현 피드백 제어 알고리즘을 사용하여 무료로 솔루션에 갇혀있다. 제어 알고리즘은 입자 추적, 입자 중심 위치를 결정하고, 압력 조절기를 사용하여 온 칩 공압 밸브에 적용되는 압력을 조절하여 유체 흐름의 적극적인 조정에 의해 다음 microfluidic 장치에 입자에 대한 이미지 수집 구성되어 있습니다. 이런 방식으로, 온 칩 동적 미터링 밸브 기능함으로써 침체 지점 위치 및 입자 트래핑의 미세 규모의 제어를 가능하게, 아울렛 채널의 상대적인 흐름 속도를 조절합니다. microfluidic 기반 유체 입자 트랩은 트래핑을위한 방법으로 몇 가지 장점을 전시하고 있습니다. 유체 트래핑은 덫을 객체의 물리적 또는 화학적 성질에 대한 특정 요구 사항없이 임의의 입자 가능합니다. 또한, 유체 트래핑 대체 인력 분야 기반 트래핑 방법을 사용하여 어려운 농축이나 붐비는 입자 suspensions에서 "하나의"대상 개체의 감금 수 있습니다. 유체 함정 구현하는 사용자 친화적인, 간단하고 입자의 트래핑과 긴 시간 분석을 촉진하기 위하여 기존의 microfluidic 장치에 추가할 수 있습니다. 전체 유체 함정 감금, 미세 조작 및 표면 고정하지 않고 입자의 관찰을위한 새로운 플랫폼입니다 작은 입자의 자유 솔루션 트래핑에 잠재적으로 섭동의, 광학 자성, 전기 분야에 대한 필요가 없습니다.
Protocol
Discussion
유체 흐름에 따라 입자의 조작에 대한 현재 microfluidic 방식은 문의 – 기반 또는 비 접촉 방식으로 특징 수 있습니다. 비 – 연락 방법이 흐름이나 microeddies 10 순환에 의존하는 반면, 연락처 기반의 방법은, 물리적 경계 및 microfabricated 채널 벽면 구에 대한 입자를 고정하기 위해 유체 흐름을 사용합니다. 이 작품에서 우리는 유체 흐름의 단독 작업을 사용하여 자유 솔루션 입자 트래핑?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 도움이 토론 어바나 – 샴페인 일리노이 대학에서 Kenis 그룹을 감사하고 넉넉한 청정실 시설의 사용을 제공합니다.
이 작품은 그랜트 번호 4R00HG004183 – 03 (찰스 M. 슈뢰더와 Melikhan Tanyeri)에서 독립 PI 수상에 NIH 패스에 의해 투자되었다.
이 작품은 에릭 M. 존슨 – Chavarria에 졸업 연구 활동을 통해 국립 과학 재단 (National Science Foundation)에 의해 지원되었다.
Materials
| Material Name | Typ | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| 21 gauge blunt needle | Zephyrtronics | ZT-5-021-1-L | For punching port holes in PDMS | |
| 3 ml plastic syringe | BD | 309585 | For filling valve with oil | |
| Si wafers | University Wafer | 3” P(100) single side polished 380 μm test grade | ||
| Cover glass | VWR | 48404-428 | 24 x 40 mm #1.5 | |
| DAQ card | National Instruments | PCI 6229 | ||
| Fluorescent beads | Spherotech | FP-2056-2 | 2.2 μm Nile red | |
| Fluorinert | 3M | FC 40 | Fluorinated carrier oil | |
| Inverted Microscope | Olympus | IX-71 | ||
| LabVIEW | National Instruments | Version 9.0f3 (32bit) | ||
| Stereo Microscope | Leica | MZ6 | For aligning PDMS control layer to fluidic layer. | |
| Mechanical Convection Oven | VWR | 1300U | For baking devices to create monolithic PDMS slabs with two layers. | |
| Microfluidic tubing and connectors | Upchurch Scientific | 1/16 x .020 PFA tubing and super flangeless fittings | ||
| PDMS | GE Silicones | RTV 615 A&B | ||
| Plasma Chamber | Harrick | PDC-001 | ||
| Pressure Transducer | Proportion Air | DQPV1 | ||
| Spin Coater | Specialty Coating Systems | G3P-8 Spin Coat | ||
| Photoresist | MicroChem | SU 8 2050 | ||
| Syringe Pump | Harvard Apparatus | PHD 2000 Programmable | ||
| Terminal Block | National Instruments | BNC 2110 | For analog output to pressure regulator and read out. | |
| UV Collimated Light Source and Exposure System | OAI | Model 30 Enhanced Light Source |
Referenzen
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