Ultrafiltration / Nanofiltration झिल्ली प्रदर्शन परीक्षण के लिए तीन dimensionally मुद्रित Microfluidic क्रॉस-प्रवाह प्रणाली
Summary
डिजाइन और एक तीन आयामी (3-डी) के निर्माण के मुद्रित microfluidic पार प्रवाह छानने का काम प्रणाली प्रदर्शन किया है। प्रणाली के प्रदर्शन का परीक्षण और ultrafiltration और nanofiltration (पतली फिल्म समग्र) झिल्ली के दूषण निरीक्षण करने के लिए प्रयोग किया जाता है।
Abstract
न्यूनतम और झिल्ली दूषण के प्रबंधन के विविध औद्योगिक प्रक्रियाओं और अन्य पद्धतियों कि झिल्ली प्रौद्योगिकी का उपयोग करने में एक बड़ी चुनौती है। दूषण प्रक्रिया को समझना अनुकूलन और झिल्ली आधारित छानने के उच्च दक्षता के लिए ले जा सकता है। यहाँ हम डिजाइन और एक स्वचालित तीन आयामी (3-डी) मुद्रित microfluidic पार प्रवाह निस्पंदन प्रणाली है कि समानांतर में 4 झिल्ली को जांच कर सकता का निर्माण दिखा। microfluidic कोशिकाओं बहु सामग्री photopolymer 3 डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकी है, जो microfluidic सेल शरीर के लिए एक पारदर्शी मुश्किल बहुलक का इस्तेमाल किया और एक पतली रबर की तरह बहुलक परत है, जो आपरेशन के दौरान लीकेज को रोकता है निगमित का उपयोग कर मुद्रित किया गया। ultrafiltration के प्रदर्शन (यूएफ), और nanofiltration (एनएफ) झिल्ली का परीक्षण किया गया और झिल्ली दूषण एक मॉडल foulant गोजातीय सीरम albumin (बीएसए) के साथ मनाया जा सकता है। फ़ीड बीएसए युक्त समाधान झिल्ली के प्रवाह गिरावट दर्ज की गई। इस प्रोटोकॉल का विस्तार किया जा सकता हैएड कई अन्य कार्बनिक, अकार्बनिक या माइक्रोबियल युक्त समाधान के साथ दूषण या जैव अवरोध को मापने के लिए। microfluidic डिजाइन परीक्षण सामग्री है कि झिल्ली के छोटे सतह क्षेत्र की वजह से महंगा या कम मात्रा में ही उपलब्ध उदाहरण polysaccharides, प्रोटीन, या लिपिड के लिए कर रहे हैं परीक्षण किया जा रहा लिए विशेष रूप से फायदेमंद है। इस मॉड्यूलर प्रणाली को भी आसानी से झिल्ली के उच्च throughput के परीक्षण के लिए विस्तारित किया जा सकता है।
Introduction
झिल्ली प्रौद्योगिकी औद्योगिक और अन्य प्रक्रियाओं के एक थोक समाधान से विलेय की जुदाई की आवश्यकता का अभिन्न अंग है, हालांकि, झिल्ली दूषण एक प्रमुख सतत चुनौती है। जहां झिल्ली दूषण होता है अपशिष्ट जल के आकार के आधार पर अलग होने के लिए ultrafiltration झिल्ली का उपयोग शामिल है 1 आम उदाहरण हैं, 2 और पतली खारे या समुद्र के पानी से आयनों और बड़ा विलेय की जुदाई के लिए फिल्म समग्र झिल्ली। दूषण के 3 विशेषता संकेत transmembrane दबाव में वृद्धि हुई है और प्रवाह में गिरावट शामिल हैं। यह झिल्ली की उत्पादकता कम हो जाती है और रासायनिक या अन्य सफाई प्रोटोकॉल के कारण अपने जीवनकाल shortens। इसलिए झिल्ली प्रदर्शन दूषण का आकलन करने और तंत्र और दूषण, जैव अवरोध और झिल्ली पर biofilm गठन के प्रभाव को समझने के लिए एक अच्छा संकेत है। इसके अलावा, प्रदर्शन मूल्यांकन डिजाइन या नए झिल्ली के संशोधन में महत्वपूर्ण है।
ईएफटी ">Microfluidic उपकरणों में झिल्ली के उपयोग में ब्याज हाल ही में पिछले एक दशक से अधिक बढ़ गया है। 4, हम एक nanofiltration झिल्ली की सतह पर दूषण माइक्रोबियल घटकों lipopolysaccharide का प्रभाव है, और glycosphingolipid अध्ययन किया, और माइक्रोबियल वातानुकूलित सतह के बाद संवेदनशीलता लगाव। 5 एक microfluidic पार प्रवाह डिवाइस nanofiltration झिल्ली के प्रदर्शन का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। इस विशेष गैर वाणिज्यिक लिपिड झिल्ली सतह दूषण के लिए कम मात्रा में ही उपलब्ध घटकों के उपयोग की अनुमति दी है, क्योंकि झिल्ली सतह क्षेत्र छोटा था। प्रणाली आकार झिल्ली सामग्री और समाधान की कम मात्रा के कुशल उपयोग की अनुमति दी। इस प्रोटोकॉल में, हम डिजाइन और झिल्ली प्रदर्शन के परीक्षण के लिए microfluidic डिवाइस के निर्माण का वर्णन है, और एक दबाव प्रवाह प्रणाली में डिवाइस के समावेश की रूपरेखा तैयार। डिवाइस का प्रदर्शन testi से दिखाया गया हैultrafiltration झिल्ली और nanofiltration झिल्ली एक मॉडल foulant, बीएसए का उपयोग करने का प्रदर्शन एनजी। 6,7
Protocol
Representative Results
Discussion
इस प्रोटोकॉल nanofiltration और ultrafiltration झिल्ली के परीक्षण के लिए एक तीन आयामी मुद्रित microfluidic पार प्रवाह डिवाइस के डिजाइन का वर्णन है। हाल ही में, हम nanofiltration झिल्ली कंडीशनिंग के साथ इस प्रोटोकॉल के एक बदलाव की सफलता से प…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों डिवाइस के तीन आयामी मुद्रण के लिए Stratasys (Rehovot, इज़राइल) धन्यवाद। हम झिल्ली के नमूने के लिए Microdyne-नादिर (जर्मनी) के आभारी हैं। इस शोध CJA के लिए इसराइल विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान 1474-1413) द्वारा समर्थित किया गया
Materials
| BSA | SIGMA-ALDRICH | A6003 | |
| NaCl | DAEJUNG | 7548-4100 | |
| MgSO4 | EMSURE | 1058861000 | |
| NF Membrane | Filmtec | NF200 | |
| 30 kDa UF Membrane | MICRODYN NADIR | UH030 | |
| 50 kDa UF Membrane | MICRODYN NADIR | UH050 | |
| Pressure Transducer | Midas | 43006711 | |
| Ball Valves | AV-RF | Q91SA-PN6.4 | |
| 3-way Valve | iLife Medical Devices | 902.071 | |
| Pressure Regulator | Swagelok | KCB1G0A2A5P20000 | |
| Flow-meter | Bronkhorst | L01-AGD-99-0-70S | |
| Balances | MRC | BBA-1200 | |
| Pump | Cole-Parmer | EW-00354-JI | |
| 1/8" Tubing | Cole-Parmer | EW-06605-27 | |
| 1/16" Tubing | Cole-Parmer | EW-06407-41 | |
| 1/16" Fittings | Cole-Parmer | EW-30486-70 | |
| 1/8" Fittings | Kiowa | QSM-B-M5-3-20 | |
| Microcontroller | Adafruit | 50 | Arduino UNO R3 |
| Continuous Rotation Servo | Adafruit | 154 | |
| Standard Servo | Adafruit | 1142 | |
| Power Supply | Adafruit | 658 | |
| Servo Shield | SainSmart | 20-011-905 | |
| Switches | Parts Express | 060-376 | |
| 0.45 Micron Filters | EMD Millipore | SLHV033RS | |
| Potentiostat | Gamry | PCI4 | |
| Sonicator | MRC | DC-150H | |
| Connex 3D Printer | Stratasys | Objet Connex | |
| Veroclear | Stratasys | RGD810 | transparent polymer for printing flow cell |
| Tangoblack-plus | Stratasys | FLX980 | soft rubbery polymer for gasket layers on flow cell |
References
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