פלטפורמת microfluidic לעיבוד מדגם Precision הקטן-נפח ושימוש בו לגודל חלקיקים הביולוגיים נפרדים עם Microdevice אקוסטי
Summary
This protocol describes a system architecture for performing automated small volume (0.15–1.5 ml) particle separations using a microfluidic device, and discusses methods to optimize acoustofluidic device performance and operation.
Abstract
יתרון עיקרי של מכשירי microfluidic הוא היכולת לתפעל כרכי מדגם קטנים, ובכך להקטין פסולת מגיב ושימור דגימה יקרה. עם זאת, כדי להשיג מניפולציה מדגם חזקה יש צורך לטפל בשילוב מכשיר עם סביבת macroscale. כדי לממש את הפרדת הדיר, רגישה חלקיקים עם מכשירי microfluidic, פרוטוקול זה מציג פלטפורמת מייקרו-נוזלית אוטומטית ומשולבת מלאה המאפשרת עיבוד מדויק של .15-1.5 מיליליטר דגימות באמצעות מכשירי microfluidic. היבטים חשובים של מערכת זו כוללים פריסת מודולרי מכשיר ואביזריו חזקים וכתוצאה מכך העולם אמין וגמיש שבב חיבורים, וטיפול נוזל אוטומטי לחלוטין שמשיג אוסף לולאה סגורה מדגם, ניקוי מערכת ויחול צעדים כדי להבטיח פעולת הדיר. ניתן להשתמש במכשירים microfluidic שונים לסירוגין עם ארכיטקטורה זו. כאן אנו משלבים מכשיר acoustofluidic, characteriz פירוטני, מיטוב ביצועים, ולהדגים את השימוש בו לגודל-הפרדה של דגימות ביולוגיות. על ידי שימוש במשוב בזמן אמת במהלך ניסויי הפרדה, אוסף מדגם מותאם לשימור ולהתרכז מדגם. למרות שדורש שילוב של מספר חתיכות של ציוד, יתרונות של ארכיטקטורה זו כוללים את היכולת לעבד דגימות ידועות ללא אופטימיזציה נוספת מערכת, קלות החלפת מכשיר, ועיבוד מדגם מדויק, חזק.
Introduction
הפרדת מדגם וחלוקה היא אחד התחומים המבטיחים ביותר של יישום טכנולוגיות מייקרו-נוזליות. צעדי טיפול מדגם כזה הם חלק בלתי נפרד לאבחון יעיל קליני, פיתוח תרופות, מאמצי biosurveillance, והתקדמות במחקר בתחום מדעי חיים וטכנולוגיה. אסטרטגיות הפרדת microfluidic עצום כבר הוכיחו לחלקיקים-מושעה נוזל וקולואידים, כמו גם עבור מינים כימיים וביולוגיים; כמה ביקורות לספק סקירות של התקדמות והתפתחויות האחרונות בתחומים אלה 1 – 9. למרות שרבים מטכנולוגיות אלה microfluidic ההפרדה (להלן כ" התקני ליבה ") מתאפיינים בהרחבה, כמה דיווחים שקלו מדגם הבעיה ההפרדה ברמת מערכת. התקני Core הם בדרך כלל שבבי סנטימטר בקנה מידה אישיים, ממשק לצינורות fluoropolymer, עם נוזל מועבר על ידי משאבת עקירה או לחץ.ובכל זאת, אם ההבטחה של מיקרופלואידיקה – לרבות מוגבר אוטומציה, אמינות, וירידה בהיקפי מדגם – הוא להפוך למציאות, לפחות מאמץ שווה ערך חייב להיות מוקדש לעיצוב של מערכת הפרדה מוחלטת שאליו מכשיר הליבה משולב .
בנוסף, אתגר גדול עבור גישות microfluidic לbiodetection הוא מאקרו לממשק מיקרו. זה מתייחס לא רק לחיבורים הפיזיים "עולם-לשבב" של מכשיר microfluidic לרכיבי macroscale, וחוסר ההתאמה בין כרכים טיפוסיים מדגם קליני או ניתוח (~ 0.1-10 מיליליטר) והנפח הפנימי של שבבי מייקרו-נוזליים (~ .01-10 Μl), אלא גם למגבלות הדגימה הסטטיסטיות הנובעות מגישור קשקשי גודל אלה. נושאים אלה תורמים לתפיסה שעיבוד מראש מדגם והכנה הם "החוליה החלשה" של biodetection. 10 הפלטפורמה המתוארת בעבודה זו ת"אשלבים עיקריים KES להתמודדות עם אתגרים אלה.
הסתכלות ברמת מערכת, פרוטוקול זה מפרט את העיבוד אמין של כרכים בדיוק-מודד האויר אנליטיות בקנה מידה (החל 0.15-1.5 מיליליטר) ב~ לוחות זמנים של 10 דקות. זוהי פעולה "בלחיצת כפתור": פעם אחת בקבוקון המקור המכיל את המדגם ויעד הבקבוקונים לאוסף חלק ממוקמים לתוך המערכת, את הפקודה "לרוץ" יוזמת את ההליך, וכל הצעדים הם בשליטת מחשב. בסוף הריצה, ניתן להסיר את בקבוקוני הגבייה מהמערכת לניתוח במורד הזרם של השברים המופרדים.
התקן הליבה במערכת זו הוא שבב acoustophoresis שתמציות חלקיקי יונקים תא בגודל (5-20 מיקרומטר) מהמדגם. הפרדת Acoustophoretic נבחרה כאן בעיקר כי זה תפוקה גבוהה (עד 100s של μl / min), ללא תווית, וללא מגע, ובכך מציעים יתרונות בהפרדת Viru קיימאSES מהתאים שכמה טכניקות microfluidic אחרות יכולות להתאים. הפיזיקה של חלקיקים אקוסטית התמקדות תוארה בהרחבה, 11 – 13 ולא במוקד של פרוטוקול זה, אבל סיכום קצר של מושגי היסוד הבא כדי לסייע בהבנה את הבקשה להפרדת microfluidic.
גלי אולטרסאונד מעמד מהדהדים בmicrochannels מלא נוזל לייצר שדות לחץ, אשר להצמיח כוחות המניעים את החלקיקים לכיוון בלוטות של לחץ נמוך. גודל הכוח תלוי בנפח של החלקיקים, ועל גורם אקוסטית ניגוד נובע מהצפיפות וcompressibilities של החלקיקים יחסי והנוזל המתלים. 14 ככזה, אקוסטי ההתמקדות הוא אידיאלי להפרדה של תא בגודל (~ 7-15 מיקרומטר) מחלקיקי נגיף בגודל (~ 50-200 ננומטר). החלקיקים הגדולים יותר נודדים לעבר צומת לחץ; עם זאת, מאז גודל הכוח הוא קטן מאוד לחלקיקים קטנים יותר מ 2-3 מיקרומטר, חלקיקים אלה קטנים או מינים מומסים בקושי זזו בכלל. היישום הספציפי שלנו של הפרדה אקוסטית, כפי שתואר לעיל, 15 משלב קיר דק לחלק את ערוץ הנוזל ומאפשר מתכונן, מיקום לא סימטרי של עמדת ההתמקדות. זה מוסיף גמישות בעיצוב מכשיר, ואת היתרונות-כוללים ביצועים באיכות הפרדה מוגברת ומהירים מתוארים באופן מלא במקום אחר. 16,17
עם זאת, יתרון עיקרי של גישת תכנון ברמת המערכת המתוארת בעבודה זו הוא שהיא ניתנת להתאמה למגוון גדול של מכשירי Core microfluidic. לדוגמא, רוב מצבי זרימה רציפה הפרדה אחרות, כולל אינרציה, חלוקה זרימת שדה, תזוזה לרוחב דטרמיניסטית (DLD), וסוגים שונים של מכשירי electrokinetic ניתן לשלב בקלות, עם ההתאמות מתאימות שבוצעו בחשבון שינויים בכניסה / יציאת תצורה , ספיקות,ונפחי דגימה. מכשירים עם סוגים שונים של שדות על-שבב (חשמלי, מגנטי) או הדרגתיים (תרמית, כימית) עשויים לדרוש חיבורים נוספים לשבב, או השילוב של חומרה נוספת, שפלטפורמה זו מתאימה.
פרוטוקול זה מספק את הצעדים הנדרשים כדי לעצב מכשיר הפרדת microfluidic, ולפברק שבבי סיליקון-זכוכית על ידי חריטת יון תגובתי עמוקה (DRIE, תהליך פלזמה לחרוט זמין במתקני microfabrication רבים, אשר משתמש לסירוגין מחזורים של תחריט ופסיבציה להשיג עמוק תכונות עם הצדדיים אנכיים 18). לאחר מכן, אנו מתארים את האפיון של מכשיר acoustofluidic כדי לקבוע את הפרמטרים התפעוליים אופטימליים להפרדה, ולבסוף פירוט מערכת הפרדת מלוא המשולב והליך לעיבוד דגימות ביולוגיות. תוצאות אפיון מכשיר טיפוסיות ועיבוד נתונים מדגם לאחר מכן הוצגו ונדונו, והיתרונות המרכזיים של appro זהאח מודגשים, כולל מודולריות, חוסן, דיוק ואוטומציה.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול זה מציג את האינטגרציה ברמת המערכת של מכשירי microfluidic לציוד macroscale לבצע עיבוד מדגם ביולוגי אוטומטי. המודולריות של פלטפורמה זו מאפשרת לה להיות מותאם לכל מכשיר זרימה רציף, ו, כדוגמא, הפרוטוקול המובא מתמקד באפיון ואופטימיזציה של הביצועים של מכשיר הפרדת חלקיקי acoustofluidic. שלושה יתרונות עיקריים של פרוטוקול זה מודגשים: מודולריות (i) ושבב לעולם ממשק, (ii) אפיון חזק של ביצועי מכשיר, וכן (iii) עיבוד אוטומטי של מדגם כרכים בדיוק מודד האויר להפרדת חלקיקים.
אני. המודולריות ושבב לעולם התממשקות
כפי שניתן לראות באיור 2, שבב microfluidic הוא רכוב על קרש חיתוך מותאם אישית כדי להתאים בקלות על במה מיקרוסקופ לתצפית ישירה. קרש החיתוך מכיל # 6-40 חורים UNF הליכי על 5 מ"מ רשת-המגרש, ENAבלינג השבב להיות מאובטח, וקשרי נוזל להתבצע. קשרי הנוזל להציץ צינורות עם קצוות במכונה, שחותם נגד שבב fluidic עם גומי איטום פנים אטם וצווארון נירוסטה. ערכת ממשק זה עושה להחלפה קלה שבב ועיצוב מחדש מכשיר מהיר, הדורשים מעט או ללא שינויים ברכיבי מערכת אחרים, עקבות שבב הניתנים להתאים לפורמט הרשת. לדוגמא, יש לנו להשתמש בפלטפורמה זו עם שבבי מייקרו-נוזליים לזרימה רציפה אלקטרופורזה, תמוגה תא תרמית, 29 ערבוב מהיר של חומרים כימיים לסינתזה כימית, ולכידת תא בודד וחקירה.
ii. אפיון חזק של ביצועי מכשיר
על מנת לייעל את הביצועים של כל מכשיר הפרדת microfluidic, הפעולה שלה חייבת להיות מאופיינת ראשונה ביסודיות. המערכת המתוארת כאן תומכת בפיתוח פרוטוקולים מהירים ואוטומטיים לעשות את זה. לexamp הספציפיle של התקנים אקוסטיים התמקדות, איכות ההתמקדות, תדירות הפעלה, ומיקום של חלקיקים התמקדו בערוץ microfluidic יש למדוד עבור כל התקן בודד. מדידות אלה דורשים גורפות באמצעות מגוון של תדרי כונן piezoceramic, מתחים וספיקות, לזהות שילובי פרמטר אופטימליים להפרדה באיכות גבוהה. הפרוטוקול שהוצג באופן אוטומטי משתנה פרמטרים מתכונן אלה ולוכד הרלוונטיים הדינאמי כלומר, תמונות ניאון של חלקיקים זורמים בערוץ ש- מעובד הודעה כדי ליצור את המדידות הנדרשות מחלקיקים המתמקדות באיכות, תדירות, ואת מיקום (איור 3).
אפיון מלא של ביצועי מכשיר אקוסטי דורש צעדים חוזרים 4.4 ו -4.5 כנדרש בתנאי ניסוי שונים. לדוגמא, עמדת ההתמקדות המוחלטת של שבב נמצאת על-ידי הפעלת סריקת התדרים בספיקות נמוכות יחסית ומתח גבוהים על מנת להבטיח הגירה מלאה למיקום הצומת. בנוסף, סריקות בתדירות כזו יכולה להעריך את איכות ההרכבה מכשיר (כאשר לרוץ עם חרוזי פוליסטירן בגודל ידוע), או כדי לקבוע כיצד סוג חלקיקים בעבר לא ידוע יתנהג במערכת (לאחר שבב התאפיין בחרוזים). שבב עם העברת אנרגיה טובה מpiezoceramic לערוץ microfluidic יגרום הדוק התמקדות בשיעורים גבוהים זרימה (> 1 מיליליטר / דקה) ומתח נמוך (12-15 עמ 'V), בעוד אלה עם העברת אנרגיה עניה לא יתמקדו גם בשיעורים נמוכים זרימה (<100 μl / min) ומתח גבוה (> עמ '20 V). מצאנו כי קשר אינטימי בין שבב מייקרו-הנוזלי וpiezoceramic הוא קריטי להעברת אנרגיה יעילה לנוזל. חקירה נוספת של השיטה האופטימלית של מליטה שבב מייקרו-הנוזלי וpiezoceramic יאפשר ייצור אמין של התקנים עתירים ביצועים.
לבסוף, מלאניתן להשיג תמונה של הפעולה של מכשיר acoustophoretic על ידי שילוב של מדידות סריקת תדרים מבוססי תמונה של שלב 4 (ואיור 3) עם ספירת חלקיקים שנאספו מSPO וLPO כפונקציות של הפרמטרים התפעוליים הרלוונטיים, מניסויי הפרדה מתבצעים עם microspheres , כפי שמתואר בשלב 5. כפי שניתן לראות באיור 6, סדרה כזו של ניסויים אוטומטיים יכולה במהירות לאפיין ביצועים של מכשיר בודד וtunability, להודיע למשתמש של מרחב הפרמטרים האופטימלי להפעלת המכשיר להפרדת חלקיקים.
iii. קטן-מדגם עיבוד אוטומטי הפרדת חלקיקים
לעיבוד מדגם מוצלח ומדויק microfluidic מבוסס שבב, זה קריטי לאמין ומדויק מטר, עומס, לספק, ולאסוף את הכרכים של נוזל כשהם עוברים דרך. דיוק זה חשוב במיוחד כאשר נפח הדגימה קטן(~ 0.1-1 מיליליטר), שהוא נפוץ בהגדרות מעבדה קליניות או מחקר. 30 טיפול מדגם מדויק הוא מאתגר בניסויי microfluidic מסורתיים המעסיקים נסיגה ידנית של המדגם לתוך מזרק ועירוי לתוך מכשיר ללא משוב של כאשר המדגם הופרד וכאשר זה צריך להיות שנאסף. הפרוטוקול הציג מעסיק אוטומטי מדגם טעינת סליל וניפוק בשילוב עם משוב בזמן אמת מחיישני זרימה לאפשר הפרדות שחזור של כרכי מדגם קטנים.
איור 5 מראה את זרימת הפרופילים הנמדדים בSPO וLPO מניסוי הפרדה טיפוסי. ראשית, חיץ מוביל של לפחות 35 μl נטען על מנת להבטיח זרימה יציבה לפני המדגם מגיע השבב אקוסטית. כרכי מדגם פחות מ -100 μl אינם מומלצים לתצורת מערכת זו, בגלל דילול מדגם בשל החיץ המוביל הופך מוגזם. התוספת של האוויר משמשת בתחילת ההזרקה אלקטרוני לפני החיץ המוביל להפריד את תקע המדגם מהנוזל שלהלן, המונעים ערבוב ודילול של מדגם ומשמש כמדד לזרימת החיישנים. לאחר חולף ראשוני כנוזל מתחיל לנוע דרך מערכת, אותות עלייה חדים בשני השקעים לציין את המעבר של בועת האוויר הראשונה. ארעיים אלה ואחריו תקופה של זרימה יציבה עוד המדגם זורם דרך המערכת, ולאחר מכן עלייה חדה נוספת כאשר בועת האוויר השנייה עוברת, ולבסוף ירידה בסופו של דבר קצב זרימה לאפס לאחר הפסקת משאבת מזרק.
המעבר של תקעי האוויר דרך זרימת החיישנים משמש כנקודות הדק כדי לעבור את השסתומים כדי להתחיל ולהפסיק אוסף מדגם, ובכך לצמצם מדגם ודילול אבודים במחזורי נוזל שאינו מדגם. מדידת לולאה הסגורה של כרכי מדגם מעובד מבטלת את הצורך מחדש תכנית ערכים אלה לפני תחילת הניסוי בכל פעם מדגם הקלט משתנה. תכונה זוחשוב במיוחד כאשר נפח דגימה הוא מוגבל, למשל במקרה של דגימות קליניות רבות. זרימת ניטור בזמן אמת גם מסייע בפתרון בעיות; ריצה עלובה (לדוגמא, לסתום יוצרים באחד מהשקעים) ניכרה מייד מזרימת פרופילי תוצאה, כמו באיור 5.
כדי להדגים את הגמישות ויעילות של הפרדת acoustofluidic באמצעות ארכיטקטורת המערכת שהוצגה, DENV מטוהר ומניות וירוס GGV היו ממוסמרים למניות תא ומופרד על ידי עיבוד באמצעות שבב מייקרו-הנוזלי. 7 א איור מראה כי תאי ראג'י הופרדו היטב מפני וירוסים, כמו 97 % מתאי ראג'י יציאת השבב נמצאו בLPO, ובכך השאירו את המדגם מועשר של DENV בSPO. לשם השוואה, את היעילות של הפרדת DENV הייתה נמוכה, עם 70% מDENV יציאת השבב שנמצא בSPO. זו ניתן לייחס לערבוב הסעה קל הנגרם על ידי הסיבובים של separatiבערוץ, אבל יותר סביר שכמה חלקיקי DENV הנודדים יחד עם תאי ראג'י לLPO. תאים הנודדים רוחבי על פני מייעלים לגרור כמה נוזל איתם, אפילו במספר ריינולדס הנמוך. על ידי מנגנון זה, כמו גם משטח ספיחה ספציפי, חלקיקים נגיפיים להעביר לLPO. עם זאת, המדגם המועשר של DENV בSPO הוא יתרון משמעותי, למשל כאשר רצף דה נובו משמש כדי לאתר ולזהות וירוסים.
7b איור מראה כי באחד ניסויי ריצה, רק כ -70% מתאים בואה יציאת השבב נמצאו בLPO, לעומת כמעט 100% יעילות הפרדת תאי ראג'י. ההבדל בביצועי הפרדה בין שני סוגי התאים עשוי להיות מיוחס לגודל ממוצע קטן יותר או צפיפות נמוכה יותר של תאים בואה בהשוואה לתאי ראג'י, ולכן כתוצאה מכך כוחות אקוסטית קטנים יותר. כדי לאשר או להפריך השערות אלה, גודל, הצפיפות ומורפולוגיה של בואהתאים בתרחיף (אשר בדרך כלל לגדול חסיד) של תאים בואה יש למדוד בצורה מדויקת, מאמץ לחקירה נוספת. באותו הניסויים, בדומה לניסויים עם DENV, את חלק הארי של GGV התאושש יצא מSPO, המצביע על העשרה של חלק ויראלי.
הנתונים שהוצגו להדגיש את האתגרים הגלומים של פלטפורמות רחבה-ישימות הנדסה לעיבוד מגוון רחב של דגימות ביולוגיות. חשוב לציין, אינטראקציות הביולוגיות יכולות להתחיל לשחק כמו גדול תפקיד כהשפעות הפיזיות ומכאניות. עם זאת, הניסויים הראשוניים הללו גם להפגין את כוחו ואת ההבטחה של שימוש בארכיטקטורת מערכת זו לעיבוד מדגם ביישומים קליניים ומחקר. כהיטב מאופיין מערכת חזקה, מהונדסת, פלטפורמה זו מספקת את היכולת לחפש תשובות לשאלות מדעיות חדשות.
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Contract DE-AC52-07NA27344, and partially supported by LLNL’s Laboratory Directed Research and Development (LDRD) program, 14-LW-077. The authors thank Michael Wilson, Mark Stenglein and Joe DeRisi at the Univeristy of California, San Francisco for generously providing GGV and Boa cell samples. EJF acknowledges support from the LLNL Lawrence Scholar Graduate Program. MS acknowledges support from the UC Office of the President Lab Fees Research Program. LLNL-JRNL-665235
Materials
| Materials required for Steps 1-3: Device Design, Fabrication and Assembly | |||
| Double Sided Polished Silicon Wafer | Silicon Quest International, Inc. San Jose, CA, USA | 100 mm <100> prime wafer | 1-20 ohm-cm, 495 +/- 25µm Double-side polished |
| Glass Wafer | Bullen Ultrasonics, Eaton, OH, USA | 100mmx0.5mm Boro | |
| Photoresist, AZ 1518 | MicroChemicals GmbH, Ulm, Germany | AZ 1518 | Photoresist used to adhere wafer to blank wafer for DRIE etching |
| Photoresist, AZ 4620 | MicroChemicals GmbH, Ulm, Germany | AZ 4620 | Photoresist to define fluidic and via mask patterns |
| DRIE plasma etcher | STPS, Newport, NP, United Kingdom | Multiplex Advance Oxide Etch (AOE) ICP system | |
| Wafer Bonder | Electronic Visions Group, St.Florian am Inn, Austria | EVG 501 | |
| Dicing saw | Kulicke & Soffa Industries, Singapore | K&S 982 | |
| Epoxy kit | Epoxy Technology, Billerica, MA, USA | EPO-TEK 301 | Epoxy used to couple piezo and microfluidic chip |
| PZT piezoceramic | Piezo Systems, Woburn, MA, USA | PSI-5A4E | 37.5 × 10 × 0.5 mm |
| 28 AWG Kynar-insulated solid wire | Squires Electronics, Cornelius, OR, USA | UL1422 | |
| 2-part silver epoxy | MG Chemicals, Surrey, BC, Canada | 8331 | Conductive adhesive for attaching wire leads to PZT |
| L-edit | Tanner EDA, Monrovia, CA, USA | Ledit v15.1 64-bit | CAD software for mask layout |
| Materials required for Step 4: Characterizaiton of Acoustic Focusing Performance | |||
| Dual Pump | Harvard Apparatus, Holliston, MA, USA | PHD ULTRA Series, 703007 | |
| 5ml syringes | Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA | 309646 | |
| Luer to Threaded port adapter | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | P-659 | Connects syringe to tubing |
| Union | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | P-623 | Connects world to chip connections to fluoropolymer tubing. Can also use webbed |
| Ferrule 1/4-28 flat bottom | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | P-200 | Used with nut to make connections between tubing and syringe, flow sensors and world to chip hardware |
| Nut 1/4-28 flat bottom | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | P-202 | Used with ferrule to make connections between tubing and syringe, flow sesnsors and world to chip hardware |
| 1/16" OD Fluoropolymer tubing | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | 1912L | Tubing to connect syringe pumps to world to chip connections. Tubing size is not critical during claibration steps (.01-.03" ID typically used, other suitable part numbers: 1907L, 1902L). |
| Small ID fluoropolymer tubing | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | 1476-20 | Used for Flow restrictors: 0.006" ID, 1/16" OD FEP |
| PEEK tubing | Connects from chip to fluoropolymer tubing. | ||
| Cooling fan | Multicomp, Leeds, England | MC19663 | |
| Function Generator | Agilent, Santa Clara, CA, USA | 33220A | |
| RF amplifier | ENI, Rochester, NY | 325 LA | Must be able to amplify signals from <1V in the range of 1-2MHz to 25 Vpp to the piezo. |
| CCD Camera | Photometrics, Tucscon, AZ, USA | CoolSnap HQ | |
| Inverted Microscope | Zeiss, Oberkochen, Germany | Axiovert S100 | |
| FITC filter set | Chroma Tech, VT, USA | SP101 | |
| Objective, 10x | Zeiss, Oberkochen, Germany | ACHROPLAN | |
| Oscilloscope | Tektronix, Beaverton, OR, USA | TDS3014B | To monitor voltage output by RF amplifier |
| MatLab | Mathworks, Natick, MA, USA | R2014a | |
| Driver interface software to integrate Photometrics camera with LabVIEW | R Cubed Software, Lawrenceville, NJ, USA | SITK | |
| Tween 20 | Sigma Aldrich, St. Lousi, MO, USA | P9416 | |
| Dragon Green Fluorescent 5.76 or 7.32 µm Beads | Bangs Laboratory, IN, USA | FS06F | |
| Additional materials required for Step 5: Automated Separation | |||
| Multiport valves | VICI, Houston, TX, USA | C25Z-3180EUHA | In the current configuration 4 valves are needed |
| Flow Sensors | Sensirion, Westlake Village, CA, USA | SLI-1000 | |
| Fluoropolymer tubing, .01 and .03" ID | IDEX, Oak Harbor, WA, USA | 1902L and 1912L | High purity PFA preferred |
| Nut | VICI, Houston, TX, USA | ZN1PK-10 | Used with ferrule to make connections between tubing and valves. Alternative part numbers: MZN1PK-10, LZN1PK-10 |
| Ferrule | VICI, Houston, TX, USA | ZGF1PK-10 | Used with nut to make connections between tubing and valves. |
| LabVIEW | National Instruments, Austin, TX, USA | LabVIEW Professional Development system | Laboratory Automation Software |
| PBS | Teknova, Hollister, CA, USA | P0200 | |
| Raji Cells | ATTC, Manassas, VA, USA | CCL86 | |
| Boa Cells | Kindly provided by the DeRisi Laboratory at UCSF | ||
| GGV | Kindly provided by the DeRisi Laboratory at UCSF | ||
| DENV | Kindly provided by Jose Pena at LLNL | ||
| Coulter Counter Z2 | Beckman Coulter, Brea, CA, USA | Z2 | |
| Hemacytometer | Fisher Scientific, Waltman, MA, USA | 0267151B | |
Referencias
- Gossett, D. R., Weaver, W. M., et al. Label free cell separation and sorting in microfluidic systems. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 397 (8), 3249-3267 (2010).
- Lenshof, A., Laurell, T. Continuous separation of cells and particles in microfluidic systems. Chemical Society Reviews. 39 (3), 1203-1217 (2010).
- Sajeesh, P., Sen, A. K. Particle separation and sorting in microfluidic devices a review. Microfluidics and Nanofluidics. 17 (1), 1-52 (2014).
- Bhagat, A. A. S., Bow, H., Hou, H. W., Tan, S. J., Han, J., Lim, C. T. Microfluidics for cell separation. Medical & Biological Engineering & Computing. 48 (10), 999-1014 (2010).
- McGrath, J., Jimenez, M., Bridle, H. Deterministic lateral displacement for particle separation a review. Lab Chip. 14 (21), 4139-4158 (2014).
- Jubery, T. Z., Srivastava, S. K., Dutta, P. Dielectrophoretic separation of bioparticles in microdevices A review. ELECTROPHORESIS. 35 (5), 691-713 (2014).
- Jin, C., McFaul, S. M., et al. Technologies for label free separation of circulating tumor cells from historical foundations to recent developments. Lab on a Chip. 14 (1), 32 (2014).
- Trujillo, F. J., Juliano, P., Barbosa Cánovas, G., Knoerzer, K. Separation of suspensions and emulsions via ultrasonic standing waves – A review. Ultrasonics Sonochemistry. 21 (6), 2151-2164 (2014).
- Bridle, H., Miller, B., Desmulliez, M. P. Y. Application of microfluidics in waterborne pathogen monitoring A review. Water Research. 55, 256-271 (2014).
- Mariella Jr, R. Sample preparation the weak link in microfluidics-based biodetection. Biomedical microdevices. 10 (6), 777-784 (2008).
- Gor’kov, L. P. On the forces acting on a small particle in an acoustic field in an ideal fluid. Soviet Physics Doklady. 6, 773-775 (1962).
- Settnes, M., Bruus, H. Forces acting on a small particle in an acoustical field in a viscous fluid. Physical Review E. 85 (1), 016327 (2012).
- Barnkob, R., Augustsson, P., Laurell, T., Bruus, H. Acoustic radiation and streaming-induced microparticle velocities determined by microparticle image velocimetry in an ultrasound symmetry plane. Physical Review E. 86 (5), (2012).
- Bruus, H. Acoustofluidics 7 The acoustic radiation force on small particles. Lab Chip. 12 (6), 1014-1021 (2012).
- Fong, E. J., Johnston, A. C., et al. Acoustic focusing with engineered node locations for high performance microfluidic particle separation. Analyst. 139 (5), 1192-1200 (2014).
- Fong, E. J., Bora, M., et al. Continuously Variable Node Position in a High Throughput Acoustofluidic Device. Micro Total Analysis Systems. , 1184-1186 (2014).
- Jung, S. Y., Notton, T., Fong, E., Shusteff, M., Weinberger, L. S. Spatial tuning of acoustofluidic pressure nodes by altering net sonic velocity enables high-throughput efficient cell sorting. Lab on a Chip. 15 (4), 1000-1003 (2015).
- Franssila, S. Deep Reactive Ion Etching. Introduction to Microfabrication. , 255-270 (2010).
- Sharma Rao, B., Hashim, U. Microfluidic Photomask Design Using CAD Software for Application in Lab On Chip Biomedical Nanodiagnostics. Advanced Materials Research. 795, 388-392 (2013).
- Melin, J., Quake, S. R. Microfluidic Large Scale Integration The Evolution of Design Rules for Biological Automation. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 36 (1), 213-231 (2007).
- Madou, M. J. . Fundamentals of microfabrication: the science of miniaturization. , (2002).
- Krulevitch, P., Benett, W., Hamilton, J., Maghribi, M., Rose, K. Polymer based packaging platform for hybrid microfluidic systems. Biomedical Microdevices. 4 (4), 301-308 (2002).
- Leslie, D. C., Easley, C. J., et al. Frequency specific flow control in microfluidic circuits with passive elastomeric features. Nature Physics. 5 (3), 231-235 (2009).
- Oh, K. W., Lee, K., Ahn, B., Furlani, E. P. Design of pressure driven microfluidic networks using electric circuit analogy. Lab on a Chip. 12 (3), 515-545 (2012).
- Mittelbrunn, M., Gutiérrez Vázquez, C., et al. Unidirectional transfer of microRNA loaded exosomes from T cells to antigen presenting cells. Nature Communications. 2, 282 (2011).
- Acosta, E. G., Castilla, V., Damonte, E. B. Functional entry of dengue virus into Aedes albopictus mosquito cells is dependent on clathrin mediated endocytosis. Journal of General Virology. 89 (2), 474-484 (2008).
- Stenglein, M. D., Sanders, C., et al. Identification Characterization and In Vitro Culture of Highly Divergent Arenaviruses from Boa Constrictors and Annulated Tree Boas Candidate Etiological Agents for Snake Inclusion Body Disease. 3 (4), e00180 12 (2012).
- Packard, M., Wheeler, E., Alocilja, E., Shusteff, M. Performance Evaluation of Fast Microfluidic Thermal Lysis of Bacteria for Diagnostic Sample Preparation. Diagnostics. 3 (1), 105-116 (2013).
- Lion, N., Reymond, F., Girault, H. H., Rossier, J. S. Why the move to microfluidics for protein analysis. Current Opinion in Biotechnology. 15 (1), 31-37 (2004).
