미세 유체의 Picoinjection 금속 전극없이 삭제
Summary
우리는 금속 전극을 필요로하지 않는 마이크로 유체 방울 picoinjecting위한 기술을 개발했다. 이와 같이, 우리의 기술을 통합 장치 제조 및 사용이 간단합니다.
Abstract
미세 방울로 시약을 picoinjecting을위한 기존의 방법은 미세 유체 칩에 통합 금속 전극이 필요합니다. 이들 전극의 통합은 디바이스 제조 프로세스에 가시고 오류가 발생하기 쉬운 단계를 추가한다. 우리는 picoinjection 중에 금속 전극에 대한 요구를 미연에 방지하는 기술을 개발했다. 대부분의 생물학적 시약을 용해 전해질을 함유하고 있기 때문에 도전성 대신, 전극으로 주입 액 자체를 이용한다. 전극을 제거함으로써, 우리는 디바이스의 제조 시간 및 복잡성을 감소하고, 디바이스는 더 강력하게. 또한, 우리의 접근 방법으로, 주입 부피는 picoinjection 용액에인가되는 전압에 의존한다; 이것은 우리가 빠른 속도로인가 전압을 조절하여 주입하여 볼륨을 조정할 수 있습니다. 우리는 우리의 기술은 버퍼, 효소, 핵산 등의 일반적인 생물학적 화합물을 통합 시약과 호환되는지 보여줍니다.
Introduction
액적 기반 미세 유체에서, 마이크론 규모의 수성 액은 생물학적 반응에 대해 "테스트 튜브"로 사용됩니다. 작은 방울의 반응을 수행하는 장점은 각각의 방울 시약 중 일부만 PL을 사용하고, 마이크로 유체, 방울을 형성 할 수 킬로 헤르츠 및 체크 하나에서 처리한다는 것이다. 결합, 이러한 속성은 개별 셀, 핵산 분자, 또는 전체 재료의 μL로 분 만에 수행 할 수있는 화합물과 반응의 수백만을 할 수 있습니다.
이와 같은 응용 프로그램에 방울을 사용하려면 기술은 방울에 시약의 제어 볼륨을 추가 할 필요; 이러한 작업은 테스트 튜브에 피펫 팅 유사하다. 시약의 방울은 전기장을인가함으로써 타겟 강하와 병합되는 것을 특징으로이를 달성하기위한 하나의 방법은, electrocoalescence이다. 전계는 방울의 인터페이스에서 계면 활성제 분자의 배열을 방해, IND박막의 불안정성을 ucing 2 그렇지 않으면 안정이 유제의 유착을 유발. 전기적으로 유도 된 병합도 picoinjector 그들이 가압 채널 3을지나 유동으로 방울로 시약을 주입 장치의 설계에 이용된다. 전계를 적용하려면 picoinjector 장치는 금속 전극을 이용하지만, 액체 솔더 와이어가 쉽게 채널에 기포 나 먼지 나 다른 이물질에 의해 손상되는 미세 유체 칩에 금속 전극의 통합은 종종 복잡하고 오류가 발생하기 쉬운 공정이며 뿐만 아니라, 스트레스 골절 또는 장치를 설치하는 동안 절곡.
여기서 우리는 제조가 간단하고 견고하게, 금속 전극을 사용하지 않고 picoinjection을 수행하는 방법을 제시한다. 대부분의 생물 시약이 용해 된 전해질을 포함하는 전도성 때문에 picoinjection를 실행하기 위해, 우리는 대신에, 전극으로 주입 액 자체를 사용합니다. 우리는 또한 "패러데이 모아 추가보편적 인 지상 (그림 1)과 같은 장치와 행위의 민감한 지역을 보호하는 T "는. 해자는 전기적으로 접지를 제공하는 의도하지 않은 방울 합병을 방지하여 picoinjection 사이트의 상류 방울을 분리합니다. 우리의 기술의 이점은 그 알갱이로 주입 부피는인가 된 신호를 조정하여 조절 될 수 있도록,인가 전압의 크기에 의존한다.
우리는 소프트 리소그래피 기술 4.5을 사용하여 폴리 (디메틸 실록산) 우리의 장치 (PDMS)을 제조. 우리의 접근 방식은 수지, 플라스틱과 에폭시와 같은 다른 재료로 제조 장치와 호환됩니다. 채널은 높이와 물방울 직경이 50 ㎛ (65 PL) 작업에 최적화되어 30 ㎛, 폭을 보유하고 있습니다. 우리는 방법의 descr가 유사한 0.50 mm 생검 펀치와 장치 제조시 생성 된 포트에 삽입되는 polyethelene 튜브 (0.3/1.09 mm 내부 / 외부 직경)를 통해 시약을 소개합니다IBED 이전 5. 주입 된 유체의 실제 메이크업은 특정 애플리케이션에 의존한다. 유체는 필요 picoinjector에 송신하는 전기 신호에 충분한 도전율을 수득 할만큼 높은 농도에서 용해 된 전해질을 함유한다. 벤치 테스트에서, 우리는이 값과 유체 전도도가 특정 장치의 크기와인가 전압의 크기에 따라 달라집니다하지만 10 밀리미터보다 더 큰 이온 농도, 6 충분합니다 것으로 나타났습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
주입 부피와인가 전압 사이의 관계는 그들이 인젝터 통과 디바이스 치수, picoinjection 유체 장치, 몰 농도로 picoinjection 유체를 운반하는 튜브의 길이 및 액 적의 속도를 포함하여 많은 요인에 의존한다. 이러한 이유로 우리는 볼륨 / 전압 관계가 전압과 몰 농도의 작업 범위의 가장자리에 주입 볼륨을 측정하여 picoinjection의 각 실행하기 전에 특징으로하는 것이 좋습니다. 추가적으로, 높은 전압 및 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 UCSF, 양적 생명 과학 (QB3)에 대한 캘리포니아 연구소에서 생명 공학 및 치료 과학의 부에 의해 지원되었다 로저스 가족 재단에서 갭 상을 브리징.
Materials
| 1 mL Leur-Lok™ syringes | BD Medical | 309628 | |
| LocTite UV-cured adhesive | Henkel | 35241 | |
| PE-2 Tubing | Scientific Commodities | BB31695-PE/2 | |
| Novec HFE-7500 | 3M | 98-0212-2928-5 | |
| NaCl | Sigma Aldrich | S9888 | |
| 1.5 mL centrifuge tubes | Eppendorf | 22363531 | |
| BD Falcon 15 ml tube | BD Biosciences | 352097 | |
| Air Pressure Control Pump | Control Air Inc. | We recommend one under the control of DAQ and control software | |
| Syringe Pumps | New Era | Must be capable of holding 1ml syringes and flowing at rates as low as 100 uL/hr | |
| HV-Amplfier | Must be capable of 1000x amplification of signals between 0.01 and 10 V | ||
| Plasma Bonder/Cleaner | Harrick Plasma | ||
| 3” silicon wafers | Sigma Aldrich | 647535 | |
| PDMS | Dow Corning | Sylgard 184 with curing agent should be included | |
| SU-8 Photoresist | MicroChem | Viscocity depends on device dimensions |
References
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