微粒子濃度のための空気圧駆動マイクロ流体プラットフォーム
Summary
本プロトコルは、効率的な微粒子濃縮に使用できる空気圧マイクロ流体プラットフォームを記述している。
Abstract
本稿では、マイクロ流体プラットフォームを用いて粒子濃度を制御する空気圧バルブを製造・運用する方法を紹介する。このプラットフォームには、湾曲した流体チャネルと3つの空気圧バルブを備えた3次元(3D)ネットワークがあり、ポリジメチルシロキサン(PDMS)による二重複製を介してネットワーク、チャネル、および空間を作成します。このデバイスは、空気圧バルブによって制御される流体流量の過渡応答に基づいて、(1)サンプルローディング、(2)サンプルブロッキング、(3)サンプル濃度、および(4)サンプルリリースの順序で動作します。粒子は、ふるいバルブ(Vs)プレートの薄いダイヤフラム層変形によってブロックされ、湾曲したマイクロ流体チャネルに蓄積する。作動流体は、2つのオン/オフバルブの作動によって排出されます。操作の結果、様々な倍率のすべての粒子が首尾よく傍受され、噛み合わなくなった。この技術を適用する場合、動作圧力、濃縮に要する時間、および濃縮速度は、装置寸法および粒径倍率に応じて変化し得る。
Introduction
生物学的分析の重要性のために、マイクロ流体および生物医学的マイクロエレクトロメカニカルシステム(BioMEMS)技術1,2は、マイクロマテリアル2,3,4の精製および収集のための装置の開発および研究に使用される。パーティクル キャプチャは、アクティブまたはパッシブに分類されます。アクティブトラップは、独立した粒子に作用する外部誘電体5、磁束6、聴覚7、視覚8、または熱9の力に使用され、それらの動きの正確な制御を可能にした。ただし、粒子と外力の間の相互作用が必要です。したがって、スループットは低くなります。マイクロ流体システムでは、外力がターゲット粒子に伝達されるため、流量を制御することは非常に重要です。
一般に、受動マイクロ流体デバイスは、マイクロチャネル10、11内にマイクロピラーを有する。粒子は流れる流体との相互作用によって濾過され、これらの装置は設計が容易で製造が安価である。しかし、それらはマイクロピラーの粒子詰まりを引き起こすので、粒子の目詰まりを防ぐためにより複雑な装置が開発されている12。複雑な構造を有するマイクロ流体デバイスは、一般に、限られた数の粒子13、14、15、16、17、18を管理するのに適している。
この記事では、上記のように欠点18を克服する大きな粒子濃度のための空気圧駆動マイクロ流体プラットフォームを製作および操作する方法を説明する。このプラットフォームは、湾曲したマイクロ流体チャネルに蓄積するふるいバルブ(Vs)プレートの薄いダイヤフラム層の変形および作動によって粒子をブロックし、濃縮することができる。粒子は湾曲したマイクロ流体チャネルに蓄積し、濃縮粒子は、2つのPDMSシールオン/オフバルブ18の作動を介して作動流体を排出することによって分離することができる。この方法は、限られた数の粒子を処理するか、または多数の小さな粒子を濃縮することを可能にする。流量の大きさや圧縮空気圧などの動作条件は、不要なセルの損傷を防ぎ、セルトラップ効率を高めることができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプラットフォームは、さまざまなサイズの粒子を精製および濃縮する簡単な方法を提供します。空気圧バルブ制御により粒子が蓄積・放出され、パッシブ構造がないため目詰まりは観察されません。この装置を用いて、3つのサイズの粒子の濃度が提示される。しかしながら、動作圧力、濃縮に要する時間、および速度は、装置寸法、粒径倍率、およびVs18、20<sup…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、韓国政府(科学情報通信部)の資金提供を受けた韓国国立研究財団(NRF)の助成金によって支援されました。(いいえ。NRF-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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