सूक्ष्म कण एकाग्रता के लिए वायवीय रूप से संचालित माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफ़ॉर्म
Summary
वर्तमान प्रोटोकॉल एक वायवीय माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफ़ॉर्म का वर्णन करता है जिसका उपयोग कुशल सूक्ष्म कण एकाग्रता के लिए किया जा सकता है।
Abstract
वर्तमान लेख एक माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग करके कण एकाग्रता को नियंत्रित करने के लिए एक वायवीय वाल्व को बनाने और संचालित करने के लिए एक विधि का परिचय देता है। इस प्लेटफ़ॉर्म में घुमावदार तरल चैनलों और तीन वायवीय वाल्वों के साथ एक त्रि-आयामी (3 डी) नेटवर्क है, जो पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (पीडीएमएस) के साथ डुप्लेक्स प्रतिकृति के माध्यम से नेटवर्क, चैनल और रिक्त स्थान बनाते हैं। डिवाइस निम्नलिखित क्रम में एक वायवीय वाल्व द्वारा नियंत्रित तरल प्रवाह दर की क्षणिक प्रतिक्रिया के आधार पर संचालित होता है: (1) नमूना लोडिंग, (2) नमूना अवरुद्ध, (3) नमूना एकाग्रता, और (4) नमूना रिलीज। कणों को छलनी वाल्व (वीएस) प्लेट के पतले डायाफ्राम परत विरूपण द्वारा अवरुद्ध किया जाता है और घुमावदार माइक्रोफ्लुइडिक चैनल में जमा होता है। काम करने वाले तरल पदार्थ को दो चालू / बंद वाल्वों के एक्चुएशन द्वारा डिस्चार्ज किया जाता है। ऑपरेशन के परिणामस्वरूप, विभिन्न आवर्धन के सभी कणों को सफलतापूर्वक रोक दिया गया और विघटित कर दिया गया। जब इस तकनीक को लागू किया जाता है, तो ऑपरेटिंग दबाव, एकाग्रता के लिए आवश्यक समय, और एकाग्रता दर डिवाइस आयामों और कण आकार आवर्धन के आधार पर भिन्न हो सकती है।
Introduction
जैविक विश्लेषण के महत्व के कारण, माइक्रोफ्लुइडिक और बायोमेडिकल माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (बायोएमईएमएस) प्रौद्योगिकियों1,2 का उपयोग माइक्रोमैटेरियल्स 2,3,4 के शुद्धिकरण और संग्रह के लिए उपकरणों को विकसित करने और अध्ययन करने के लिए किया जाता है। कण कैप्चर को सक्रिय या निष्क्रिय के रूप में वर्गीकृत किया गया है। सक्रिय जाल का उपयोग बाहरी ढांकता हुआ5, मैग्नेटोफोरेटिक6, श्रवण7, दृश्य8, या थर्मल9 बलों के लिए किया गया है जो स्वतंत्र कणों पर कार्य करते हैं, जिससे उनके आंदोलनों का सटीक नियंत्रण सक्षम होता है। हालांकि, कण और बाहरी बल के बीच एक बातचीत की आवश्यकता होती है; इस प्रकार, थ्रूपुट कम है। माइक्रोफ्लुइडिक प्रणालियों में, प्रवाह दर को नियंत्रित करना बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि बाहरी बलों को लक्ष्य कणों में प्रेषित किया जाता है।
सामान्य तौर पर, निष्क्रिय माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों में माइक्रोचैनलमें माइक्रोपिलर होते हैं 10,11। कणों को एक बहने वाले तरल पदार्थ के साथ बातचीत के माध्यम से फ़िल्टर किया जाता है, और ये उपकरण डिजाइन करने में आसान और निर्माण के लिए सस्ते होते हैं। हालांकि, वे माइक्रो-पिलरों में कण क्लॉगिंग का कारण बनते हैं, इसलिए कण को रोकने के लिए अधिक जटिल उपकरण विकसित किए गए हैं12 कण। जटिल संरचनाओं के साथ माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण आमतौर पर कणों की एक सीमित संख्या के प्रबंधन के लिए उपयुक्त होते हैं 13,14,15,16,17,18।
यह आलेख बड़े कण सांद्रता के लिए एक वायवीय रूप से संचालित माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफ़ॉर्म को बनाने और संचालित करने की एक विधि का वर्णन करता है जो ऊपर उल्लिखित कमियों18 को दूर करता है। यह प्लेटफ़ॉर्म छलनी वाल्व (वीएस) प्लेट की पतली डायाफ्राम परत के विरूपण और एक्चुएशन द्वारा कणों को अवरुद्ध और केंद्रित कर सकता है जो घुमावदार माइक्रोफ्लुइडिक चैनलों में जमा होता है। कण घुमावदार माइक्रोफ्लुइडिक चैनलों में जमा होते हैं, और केंद्रित कण दो पीडीएमएस सील के एक्चुएशन के माध्यम से काम करने वाले तरल पदार्थ को डिस्चार्ज करके अलग कर सकते हैं वाल्व18। यह विधि सीमित संख्या में कणों को संसाधित करना या बड़ी संख्या में छोटे कणों को केंद्रित करना संभव बनाती है। प्रवाह दर और संपीड़ित हवा के दबाव के परिमाण जैसी ऑपरेटिंग स्थितियां अवांछित सेल क्षति को रोक सकती हैं और सेल ट्रैपिंग दक्षता में वृद्धि कर सकती हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
यह प्लेटफ़ॉर्म विभिन्न आकारों के कणों को शुद्ध और केंद्रित करने का एक सरल तरीका प्रदान करता है। कणों को संचयित किया जाता है और वायवीय वाल्व नियंत्रण के माध्यम से जारी किया जाता है, और कोई क्लॉगिंग नहीं …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को कोरिया सरकार (विज्ञान और आईसीटी मंत्रालय) द्वारा वित्त पोषित नेशनल रिसर्च फाउंडेशन ऑफ कोरिया (एनआरएफ) अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था। (नहीं। एनआरएफ-2021R1A2C1011380)।
Materials
| 1.5 mm puncture | Self procduction | Self procduction | This puncture was made by requesting a mold maker based on the Miltex® Biopsy Punch with Plunger (15110-15) product. |
| 4 inch Silicon Wafer/SU-8 mold | 4science | 29-03573-01 | 4 inch (100) Ptype silicon wafer/SU-8 mold |
| Carboxyl Polystyrene Crosslinked Particle(24.9 μm) | Spherotech | CPX-200-10 | Concentrated bead sample1 |
| Flow meter | Sensirion | SLI-1000 | Flow measurement |
| High-speed camera | Photron | FASTCAM Mini | Observation of concentration |
| Hot plate | As one | HI-1000 | heating plate for curing of liquid PDMS |
| KOVAX-SYRINGE 10 mL/Syringe | Koreavaccine | 22G-10ML | Fill the microfluidic channel with bubble-free demineralized water. |
| Laboratory Conona treater/Atmospheric plasma | Electro-Technic | BD-20AC | Chip bonding/atmospheric plasma |
| Liquid polydimethylsiloxane, PDMS | Dow Corning Inc. | Sylgard 184 | Components of chip |
| Microscope | Olympus | IX-81 | Observation of concentration |
| PEEK Tubes | SAINT-GOBAIN PPL CORP. | AAD04103 | Inject or collect particles |
| Polystyrene Particle(4.16 μm) | Spherotech | PP-40-10 | Concentrated bead sample3 |
| Polystyrene Particle(8.49 μm) | Spherotech | PP-100-10 | Concentrated bead sample2 |
| Pressure controller/μflucon | AMED | μflucon | Control of air pressure |
| Spin coater | iNexus | ACE-200 | spread the liquid PDMS on SU-8 mold |
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