Method Article

미세 유체의 Picoinjection 금속 전극없이 삭제

DOI:

10.3791/50913

⸱

April 18th, 2014

 ,  ,  , 
1Department of Bioengineering and Therapeutic Sciences, Unversity of California, San Francisco

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

우리는 금속 전극을 필요로하지 않는 마이크로 유체 방울 picoinjecting위한 기술을 개발했다. 이와 같이, 우리의 기술을 통합 장치 제조 및 사용이 간단합니다.

Abstract

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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

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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....

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Protocol

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1. 실험을 기반으로하는 디자인 장치의 크기 및 토폴로지는 컴퓨터 지원 설계 (CAD) 소프트웨어를 사용하여 필요

주 : 구형 액적보다 작은 선택 에멀젼 채널 직경. 이 원통형 또는 "소시지"모양으로 물방울을 강제로보다 효과적인 picoinjection 수 있습니다. 우리의 목적을 위해, 우리는 직경 50 ㎛이었다 물방울 30 × 30 μm의 채널을 디자인했다.

  1. 모델 picoinjection 사이트 (들)가 불필요한으로 금속 전극의 채널을 제거하는 것을 제외하고는 아바 테 등. (3)에 의해 기술 된 후.
  2. 패러데이 해자 picoinjection 사이트 (들) 그리고 그들은 전기 분야에서 물방울을 보호하도록 상류 에멀젼 사이에 실행 (그림 1) 역할을하는 채널을 추가합니다.
    참고 :이 의도하지 않은 병합을 방지 할 수 있습니다.

소프트 포토리스를 사용하여 2. 제작하십시오 장치ographic 기술

  1. 기존의 상용 서비스를 사용하여 CAD 파일에 근거 투명도 포토 리소그래피 마스크를 생성한다.
  2. 앞서 설명한 바와 같이 4

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Results

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현미경 이미지는 picoinjection 유체의 대전 주입 (그림 2) 트리거 할만큼 것을 picoinjection 사이트 쇼에서 찍은 사진. 주입 부피는 높은 주입량을 허용 높은 전압과,인가 전압의 진폭을 변조함으로써 제어 될 수있다. 우리는 (도 3)에서 분사 된 유체의 대표적인 세 molarities 대한인가 전압의 크기에 비해 주입량을 플롯. 속도 우리의 방법을 설명하기 위해 선택적으로 존재 또는 형광 염료 (동영상 1)의 결석에 따라 주사 부위를 통과 방울을 주입했다. 10 kHz에서의 높은 비율이 가능하다하더라도 방울 방울 검출기구 (3)의 기능에 따라, 200 Hz에서 인젝터를 통과한다.

우리는 사실에인가 된 전압에 대한 주입 부피의 의존 특성 즉 물방울 접근하고 picoinject를 통과이온 오리피스는 주사 부위 융기로부터 액적 인터페이스를 분리하는 오.......

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Discussion

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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 주입 유체 molarities에서 우리 picoinjection 유체가 더 이상 분사 오리피스에서 평형에 유지되는 현상을 관찰하는 대신 오프 싹 및 유동 채널에 작은 방울을 형성한다. 수성 단계는 부분적으로 소수성 채널을 싼다에있어서 우리는 구멍에서 그리고 유로 (11)에 기어 원인, 일렉트로이 문제 때문이다. 이 불안정 원하는 전에 발생하는 경우주입 부피가 달성되고, 그들이 인젝터를 통과하는 액체 방울의 유량을 감소시키고 분사 기간을 증가하는 액적 채널을 좁히는 참고.

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

우리는 완전히 우리의 실험에서 관찰 된인가 전압 및 주입 부피 사이의 관계 뒤에 정확한 물리적 인 메커니즘을 이해하지 않습니다. 실험실의 관심과 전문 지식의 관련 영역이 느린 질문을 추구에 적합하지 않습니다. 우리는이 현상을 탐구하기 위해 더 많은 물리학 및 기술 통찰력을 가진 사람들을 격려한다.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

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.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1 ml Luer-Lok™ 주사기BD Medical309628
LocTite UV 경화 접착제Henkel35241
PE-2 튜빙Scientific CommoditiesBB31695-PE/2
Novec HFE-75003M98-0212-2928-5
NaClSigma AldrichS9888
1.5 ml 원심분리기 튜브Eppendorf22363531
BD Falcon 15 ml 튜브BD Biosciences352097
공기압 제어 펌프Control Air Inc.우리는 DAQ 및 제어 소프트웨어 주사기 펌프의 제어하에 하나를 권장합니다
: New Era는 1 ml 주사기를 담을 수 있어야하며 100 &# 956의 낮은 속도로 흐를 수 있어야합니다. l/hr
HV-ampier0.01 및 10V
플라즈마 본더/클리너Harrick Plasma
3" 실리콘 웨이퍼Sigma Aldrich647535
PDMSDow CorningSylgard 184 경화제가 포함된
SU-8 포토레지MicroChem이 포함되어야 합니다.점도는 장치 크기에 따라 다릅니다.
사이의 신호를 1,000배 증폭할 수 있어야 함 스트

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Kritikou, E. It's cheaper in the Picolab. Nat. Rev. Genet. 6 (9), (2005).
  2. Ahn, K., Agresti, J., Chong, H., Marquez, M., Weitz, D. A. Electrocoalescence of drops synchronized by size-dependent flow in microfluidic channels. Appl. Phys. Lett. 88 (26), (2006).
    3. ....

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PicoinjectionMicrofluidic DropsMetal ElectrodesInjection FluidVoltage ControlDevice FabricationFaraday MoatEmulsion ChannelHigh VoltageDroplet Injection

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