Centrifuga dispositivo a microfluidi capillare a base per la Formazione Size-controllabile di Monodisperse microgocce
Summary
Here, we demonstrate a simple production method for size-controllable, monodisperse, water-in-oil (W/O) microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. This method requires only a small sample volume and enables high-yield production. We expect this method will be useful for rapid biochemical and cellular analyses.
Abstract
Qui, dimostriamo un metodo semplice per la produzione rapida di, monodisperse, W microgocce / O size-controllabile mediante un dispositivo di microfluidica centrifuga capillare-based. microgocce W / O sono stati recentemente utilizzati in potenti metodi che consentono miniaturizzazione esperimenti chimici. Pertanto, lo sviluppo di un metodo versatile per cedere monodisperse W è necessario / O microgocce. Abbiamo sviluppato un metodo per generare monodisperse W microgocce / O basato su un dispositivo assialsimmetrici centrifuga capillare basata co-scorre microfluidica. Siamo riusciti a controllare la dimensione delle microgoccioline regolando l'orifizio capillare. Il nostro metodo richiede un'attrezzatura che è più facile da usare rispetto ad altre tecniche di microfluidica, richiede solo una piccola quantità (0,1-1 ml) di soluzione campione per incapsulamento, e consente la produzione di centinaia di migliaia numero di microgocce / O W al secondo . Ci aspettiamo che questo metodo vi aiuterà studi biologici che richiedono prezioso s biologicoamples conservando il volume dei campioni per una rapida biochimica analisi quantitativa e studi biologici.
Introduction
W / O microgocce 1-5 avere molte applicazioni importanti per lo studio della biochimica e bioingegneria, tra cui la sintesi proteica 6, proteine cristallizzazione 7, emulsione PCR 8,9, incapsulamento della pila 10, e la costruzione di sistemi simili alle cellule artificiali 5,6. Per produrre microgocce W / O per queste applicazioni, criteri importanti sono il controllo della dimensione e monodispersibility delle microgocce W / O. Dispositivi microfluidici per fare monodisperse, dimensioni controllabili W / O microgocce 11 sono basati sul metodo di co-flowing 12,13, metodo flow-focalizzazione 14,15, e il metodo T-svincolo 16 in microcanali. Sebbene questi metodi producono altamente monodisperse microgocce / O W, il processo di microfabbricazione richiede una gestione complicata e tecniche specializzate per la preparazione di microcanali, e richiede anche una grande quantità di soluzione campione (almeno diverse centinaia81; l) a causa del volume morto inevitabili nelle pompe a siringa e tubi che conducono la soluzione campione microcanali. Così, un metodo di facile utilizzo e basso volume morto per generare monodisperse W è necessario / O microgocce.
Questo documento, insieme a video di procedure sperimentali, descrive un dispositivo di centrifuga capillare basata assialsimmetrici co-scorre microfluidica 17 per la generazione di cellule di dimensioni, monodisperse W / O microgocce (Figura 1). Questo semplice metodo raggiunge monodispersity dimensioni e controllabilità dimensioni. Si richiede solo un mini-centrifuga da tavolo e un dispositivo di co-scorre assialsimmetrici capillare basata microfluidica fissa in un microtubo di campionamento. Il nostro metodo necessita solo un volume molto piccolo (0,1 mL), e non perde volume significativo del campione.
Protocol
Representative Results
Discussion
L'utilizzo di questo dispositivo, il monodisperse W microgocce / O sono stati generati da Plateau-Rayleigh instabilità di un jet-flusso 17. L'esame microscopico non ha rivelato la presenza di goccioline satellitari. Nella fabbricazione del dispositivo, tre passi critici sono essenziali per generare successo monodisperse microgocce / O W. Innanzitutto, per fornire un flusso rettilineo di tensioattivo contenente olio e soluzione acquosa, i fori capillari di quattro dischi devono essere disposte in un m…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the PRESTO “Design and Control of Cellular Functions” research area of the Japan Science and Technology Agency (JST), a Grant-in-Aid for Scientific Research of Innovative Areas “Molecular Robotics” (Project No. 24104002) from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), Japan, Grant-in-Aid for Young Scientists (A) (Project No. 24680033) and Scientific Research (B) (Project No. 26280097) from the Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), and the Creative Design for Bioscience and Biotechnology course of the School of Bioscience and Biotechnology at Tokyo Tech.
Materials
| 2-mm-thick polyacetal plastic plate | Tool | Nikkyo Technos, Co., Ltd. (Japan) | 244-6432-08 | |
| Milling machine | Tool | Roland DG Co., Ltd. (Japan) | MDX-40A | |
| End Mill RSE230-0.5*2.5 | Tool | NS Tool Co., Ltd. (Japan) | 01-00644-00501 | |
| M2*40 screws | Tool | Jujo Synthetic Chemistry Labo. (Japan) | 0001-024 | |
| Glass Capillry Puller | Tool | Narishige (Japan) | PC-10 | |
| Microforge | Tool | Narishige (Japan) | MF-900 | |
| Inner Glass Capillary | Tool | Narishige (Japan) | G-1 | |
| Outer Glass Capillary | Tool | World Precision Instruments Inc. (USA) | 1B200-6 | |
| 1.5 ml Sample tube | Tool | INA OPTIKA CO.,LTD (Japan) | ST-0150F | |
| Hexadecane | Reagent | Wako Pure Chemical Industries Ltd. (Japan) | 080-03685 | |
| Sorbitan monooleate (Span 80) | Reagent | Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (Japan) | S0060 | |
| Milli Q system | Reagent | Merck Millipore Corporation (Germany) | ZRQSVP030 | |
| Swinging-out-type Mini-centrifuge | Tool | Hitech Co., Ltd. (Japan) | ATT101 | |
| Digital Microscope | Tool | KEYENCE Corporation (Japan) | VHX-2001 |
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