Yazarlar cihazın üç boyutlu baskı için Stratasys (Rehovot, İsrail) teşekkür ederim. Biz membran örnekleri için Microdyne-Nadir (Almanya) minnettarız. Bu araştırma CJA İsrail Bilim Vakfı (Hibe 1474-1413) tarafından desteklenmiştir

1. Tasarım ve mikroakışkan Test Sistemi Fabrikasyon <ol><li> Bir üst kısmı ve bir CAD programında alt kısmında (Şekil 1): İki ayrı parçalar olarak mikroakışkan cihaz tasarlayın. </li><li> 60 mm dikdörtgen bir 40 mm çizmek için dikdörtgen aracını kullanarak alt kısmı yapmaya başlayın. </li><li> çember aracıyla bir köşesinde bir 6,2 mm çaplı daire kenarlarından 10 mm merkezli oluşturun. doğrusal model aracıyla 6 delik toplam 20 mm aralıkla dikdörtgen karşısında delikleri çoğaltmak. </li><li> köşe aracını kullanarak, 1 mm bir çapa sahip dikdörtgenler fileto. </li><li> a&#39;ya aracıyla bölüm 10 mm a&#39;ya. </li><li> Üst yüzün merkezinde, dikdörtgen aracı ile 1 mm ve a&#39;ya kesme aracı ile bir dikdörtgen 30 mm oluşturmak akış kanalı için 0,2 mm kesti. </li><li> daire aracını kullanarak akış kanalının sonunda 1 mm çaplı daire yapmak. Sonra satırı aracı ile en yakın daireyi bağlayan bir yol inşafileto aracıyla yapılan 4 mm yarıçaplı dahil 10 mm yüz 40 mm. süpürüldü kesim aracı ile bu yolda bir kesim olun. </li><li> çember aracıyla akış yolunun merkezinde 3.9 mm çaplı daire oluşturmak ve bağlantı parçaları için izin a&#39;ya kesme aracı ile 8 mm kesti. </li><li> Tekrarlayın 1.7 ve akış kanalı karşı tarafında 1.8 adımları. </li><li> üst kısmı tekrar ile 1.2-1.5 adımları tekrarlayın. Sonra üst yüzün ortasında bir dikdörtgen 1 mm 30 mm oluşturmak için dikdörtgen aracını kullanarak bir nüfuz kanal oluşturmak ve a&#39;ya kesme aracını kullanarak 0,5 mm kesti. </li><li> Bir ucundan nüfuz kanal 5 mm merkezli bir 1 mm daire yapmak için daire aracını kullanın. satırı aracı ile fileto aracı ile yapılan 4 mm yarıçaplı olmak üzere 6 cm yüzleri, 1 cm birine daire bağlayan bir yol inşa. süpürüldü kesim aracı ile yol boyunca bir kesim olun. </li><li> çember aracıyla eski ile 8 mm nüfuz yolda merkezinde ek 3.9 mm çaplı daire oluşturmak ve kesmeTrude aracı kesti. </li><li> parça dikdörtgen aracı ile 40 mm kenarları, üst anda, fileto aracıyla 4 mm yarıçapları ekleyerek 5 mm dikdörtgenler 40 mm oluşturun. kolları için aşağı 3 mm a&#39;ya a&#39;ya aracını kullanın. </li><li> kanalı içeren her parçanın yüzünde yumuşak lastik polimer ile kaplama 0.05 mm olmak üzere sert şeffaf polimer kullanılarak bir çok malzeme fotopolimer 3-D yazıcı ile yazdırma parçaları. üreticinin standart protokol, kalibrasyon ve ayarları kullanın. </li><li> Dokunun ipler (M5) besleme, retentatında içine ve deliklerini nüfuz. permeat için parçaları &quot;yem ve retentatına ve 1/16 için parçaları&quot; 1/8 bağlamak için tesisatçı bandı kullanın. </li><li> 1/8 &quot;boru (Şekil 2) ile mikroakışkan pompa cihazları, vanalar, basınç sensörü ve geri basınç regülatörü bağlayın. </li><li> tüpleri girişine 0.45 mikron filtre takın. </li><li> akış-ölçer ve beher dengeler üzerinde 1/16 &quot;boru ile nüfuz Deşarj. </li><li&gt; tie-telle 3-yollu vana vida ve standart servo regülatör backpressure sürekli rotasyon servo takın. </li><li> Servo kalkanına servolar ve güç kaynağını bağlayın. </li><li> mikrodenetleyiciye basınç dönüştürücü, anahtarlar ve servo kalkanı takın. </li><li> veri kaydı ve sistem kontrolü için bir bilgisayara mikro, dengeleri, akış ölçer ve pompa bağlayın. </li><li> seri bağlantı noktasına veri yazdırmak için dengeleri yapılandırın. </li></ol> 2. Test Edilecek Membranlar hazırlayın <ol><li> x 8 mm 40 mm membranlar kesti. </li><li> sese tabi tutularak, aşırı saf su (3 x 10 dakika) membranlan bekletin. </li><li> Daha sonra 1 saat boyunca 50/50 ultra saf su / etanol içinde membranlar ıslatın. </li><li> 4 ° C&#39;de ultra saf su içinde, aşırı saf su ve mağaza ile membranlar durulayın. 8 </li></ol> 3. hazırlayın Çözümler Nanofiltrasyon Membranları ile test edilecek <ol><li> Bir Erlenmeyer şişesine ultra saf su 500 ml ekleyin. Sonra BSA An 0.04 gNaCI D 0.29 g. </li><li> Ayrı bir Erlenmeyer şişesine ultra saf su 500 ml ekleyin. Daha sonra MgSO 4 0.6 g ekleyin. </li><li> Üçüncü bir Erlenmeyer şişesine ultra saf su 500 ml ekleyin. Daha sonra NaCI 0.29 g ekleyin. </li><li> Ekle heyecan plakalar üzerinde her şişesi ve yer şişeler içine barlar karıştırın. 500 rpm&#39;de 5 dakika boyunca karıştırın. </li></ol> 4. Bir Nanofiltrasyon Kirlenme Experiment gerçekleştirin Not: R, (yaklaşık 24 ° C) &#39;de deney yapın. İlk akış ölçere bağlı olmayan hücreleri akış vanaları kapatarak, tek bir zar ölçmek için sistemi yapılandırmak. <ol><li> Ultra saf su deposu ve MgSO 4 çözüm içine diğer giriş borusu (Şekil 2) içine bir pompa giriş hortumunu takın. </li><li> Sistemdeki tüm hava kabarcıklarını çıkarmak amacıyla boru yoluyla su ve MgSO 4 çözüm çizmek için bir şırınga kullanın. </li><li> ile, akış hücresinin alt kısmında bir nanofiltrasyon membran eklemeakış hücresinin üst kısmında besleme kanalı ve yere doğru aktif tarafı. </li><li> elle fındık bağlayın ve kaçağı en aza indirecek şekilde daha sonra bir anahtar ile eşit sıkın. </li><li> rezervuar seçim anahtarı ile ultra saf su seçin. </li><li> 2 ml / dakika pompa akış hızını ayarlamak ve pompayı çalıştırın. </li><li> 4 bar basınç regülatörü ayarlayın. </li><li> Rezervuarlar su deposu ile başlayan her 45 dakikada bir geçiş deneysel parametreleri ayarlayın. </li><li> auto rezervuar anahtarını ayarlayın ve deney başlar. </li><li> 60 dk Sonraki 30 dakika bir tüp içinde MgSO 4 süzüntünün toplanması. </li><li> 91 dakikada şişesi BSA ve NaCl çözeltisi içeren MgSO 4 şişeyi değiştirin. </li><li> Hızla pompayı durdurun ve tüp MgSO 4 leftover kaldırmak için giriş tüp aracılığıyla BSA çözüm çizmek için bir şırınga kullanın. Sonra tekrar pompayı başlatın. </li><li> 150 dakika BSA Sonraki 30 dakika boyunca bir tüp içinde nüfuz toplar. </li><li> 225 dakika sonra, sistemi kapatın ve nano kaldırmak<html> akış hücresinden filtrasyon membran. </li><li> bir şırınga kullanılarak, ultra saf su ile test çözümü giriş borusunu çalkalayın. </li><li> Tekrarlayın test edilen her ek membranın için 4,1-4,15 adımları. </li><li> NaCI sadece testler için, tekrar 4.1-4.10 ve 4.14-4.16 NaCl çözeltisi ile MgSO 4 çözüm değiştirilmesi ve 90 dakika yerine 225 dakika sonra deney sona adımları. </li></ol> Nanofiltrasyon membran 5. Hesapla Tuz Reddi <ol><li> ultra saf su ile potansiyostat test hücresinin elektrodları yıkayın. </li><li> Bir pipet, test hücresi elektrotları üzerine MgSO 4 çözümün mevduat 5 ul. </li><li> çözümün rekor direnci. </li><li> Tekrarlayın 5,1-5,3 dört kez daha adımları ve ortalama değerini hesaplamak. </li><li> Yineleyin her çözüm toplanan nüfuz NaCl ve BSA / NaCl çözümleri için yanı sıra 5.1-5.4 adımları. </li><li> Denklem 1 ile bir tuz reddi hesaplayın: 6eq1.jpg &quot;/&gt; burada Ω s Test çözeltisinin direnci ve Ω s sızmasının direncidir. direnci doğrudan tuz konsantrasyonuna karşı gelir, bir çözelti, iletkenliği ile ters orantılıdır. </li></ol> 6. Çözüm hazırlayın Ultrafiltrasyon Membranları ile test edilecek <ol><li> 4 L&#39;lik bir deney şişesine, aşırı saf su 1 ilave edin. Daha sonra BSA 0.32 g ekleyin. </li><li> bir heyecan plaka üzerinde beher ve yerine karıştırma çubuğu yerleştirin. 500 rpm&#39;de 5 dakika boyunca karıştırın. </li><li> kapta 500 rpm&#39;de 5 dakika için daha karıştırın ultra saf su ilave 3 ilave edin. </li></ol> 7. Bir Ultrafiltrasyon Kirlenme Deneyi gerçekleştirin Not: R, (yaklaşık 24 ° C) bir deney yapın. İlk hücreleri akmaya tüm vanaları açarak paralel olarak 4 membranlar ölçmek için sistemi yapılandırmak. <ol><li> th içine ultra saf su deposu ve diğer giriş tüpünün içine bir pompa giriş tüpü yerleştirine BSA çözeltisi (Şekil 2). </li><li> sistemdeki tüm hava kabarcıklarını çıkarmak amacıyla tüp aracılığıyla su ve BSA çözüm çizmek için bir şırınga kullanın. </li><li> besleme kanalları karşı aktif kenarları, akış hücreleri alt kısmına ultrafiltrasyon membranlar yerleştirin ve mikroakışkan cihazın üst yarısı hücreleri kapatın. </li><li> Sabitleyin fındık elle, daha sonra bir anahtar ile eşit sıkın. Yanlış sıkma su sızıntısı neden olabilir. </li><li> rezervuar anahtarı ile ultra saf su seçin. </li><li> 8 ml / dak pompa akış hızını ayarlamak ve pompayı çalıştırın. </li><li> 0.4 bar basınç regülatörü ayarlayın. </li><li> üreticinin protokolüne uygun olarak veri toplama yazılımı ile membran akı değerleri izleme. </li><li> Ortalama akı ± 10% 200 LMH kadar basınç regülatörü ayarlayın. </li><li> akı ±% 20 200 LMH değilse bireysel membran değiştirin. </li><li> Deneysel çalışma parametreleri girin. İlk ultra saf su rese seçin200 ± 20 LMH kadar sabit bir akımı ile 60 dakika süre ile rvoir. Sonra, basınç regülatörünün manuel kontrol ile 420 dakika boyunca BSA rezervuar seçin. Son olarak, deney sonunda yıkama sistemine basınç regülatörünün manuel kontrol, 15 dakika boyunca Ultra saf su haznesini seçin. </li><li> auto rezervuar anahtarını ayarlayın ve deney başlar. </li><li> Çalışma tamamlandıktan sonra, sistemi kapatmak ve akış hücreleri zarlarını çıkarın. </li><li> ultra saf su ile bir şırınga, floş pompa giriş borusu ile. </li></ol>

<ol>
	<li>Guo, W., Ngo, H. -. H., Li, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+mini-review+on+membrane+fouling.">A mini-review on membrane fouling.</a> Bioresource technol. 122, 27-34 (2012).</li><li>Fane, A. G., Fell, C. J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+fouling+and+fouling+control+in+ultrafiltration.">A review of fouling and fouling control in ultrafiltration.</a> Desalination. 62, 117-136 (1987).</li><li>Tang, C. Y., Chong, T. H., Fane, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+interactions+and+fouling+of+NF+and+RO+membranes:+a+review.">Colloidal interactions and fouling of NF and RO membranes: a review.</a> Adv. colloid interfac. 164 (1-2), 126-143 (2011).</li><li>De Jong, J., Lammertink, R. G. H., Wessling, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membranes+and+microfluidics:+a+review.">Membranes and microfluidics: a review.</a> Lab on a chip. 6 (9), 1125-1139 (2006).</li><li>Haas, R., Gutman, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glycosphingolipids+Enhance+Bacterial+Attachment+and+Fouling+of+Nanofiltration+Membranes.">Glycosphingolipids Enhance Bacterial Attachment and Fouling of Nanofiltration Membranes.</a> Environ. Sci. Technol. Lett. 2, (2015).</li><li>Nabe, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modification+of+polysulfone+ultrafiltration+membranes+and+fouling+by+BSA+solutions.">Surface modification of polysulfone ultrafiltration membranes and fouling by BSA solutions.</a> J. Membr. Sci. 133 (1), 57-72 (1997).</li><li>Ang, W., Elimelech, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+(BSA)+fouling+of+reverse+osmosis+membranes:+Implications+for+wastewater+reclamation.">Protein (BSA) fouling of reverse osmosis membranes: Implications for wastewater reclamation.</a> J. Membr. Sci. 296 (1-2), 83-92 (2007).</li><li>Bernstein, R., Belfer, S., Freger, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modification+of+dense+membranes+using+radical+graft+polymerization+enhanced+by+monomer+filtration.">Surface modification of dense membranes using radical graft polymerization enhanced by monomer filtration.</a> Langmuir. 26 (14), 12358-12365 (2010).</li><li>Kaufman, Y., Kasher, R., Lammertink, R. G. H., Freger, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+NF/RO+separation:+Cell+design,+performance+and+application.">Microfluidic NF/RO separation: Cell design, performance and application.</a> J. Membr. Sci. 396, 67-73 (2012).</li><li>Kaufman, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+supported+bolaamphiphile+membranes+for+water+filtration:+Roles+of+lipid+and+substrate.">Towards supported bolaamphiphile membranes for water filtration: Roles of lipid and substrate.</a> J. Membr. Sci. 457, 50-61 (2014).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Bu protokol, nanofiltrasyon ve ultrafiltrasyon membranları test edilmesi için bir üç boyutlu baskılı mikroakışkan çapraz akışlı cihazın tasarımını tarif eder. Son zamanlarda, nanofiltrasyon membran klima ile bu protokolün bir varyasyon başarısını göstermiştir ve sonraki bakteri kültürü enjeksiyonu ile glikosfingolipidlerin ve lipopolisakkaridinin ve membran performans farklılıkları ile kirlenme var. Bu tekniği kullanan 5 Gelecekteki uygulamalar farklı foulantlar ile membran performansı değişiklikleri değerlendirmek için kullanılan olabilir . Daha büyük akış hücreleri ile karşılaştırıldığında bu mikroakışkan cihaz çok daha az test çözümü gerektirir ve önemli ölçüde foulantlar ve bileşiklerin, sınırlı miktarda sadece kullanılabilir olduğunu özellikle maliyetlerini azaltabilir. küçük formatlı ayrıca laboratuar ölçekli test için uygun hale getirir ve yüksek verimli testleri için uygun olabilir. mikroakışkan çapraz akım cihazı tasarımı thr elde edildiÜç boyutlu baskı önemli bir avantajdır ough yinelemeli prototip. Genel cihaz tasarım özellikleri nanofiltrasyon membran uygulamaları için kullanılan bir önce yayınlanmış mikroakışkan çapraz akışlı cihazda esas alınmıştır. 9,10 en önemli tasarım farkları yem ve kanalları nüfuz mahsup olmadığını ama doğrudan birbirinin ve kalınlığı parça ve su sızdırmazlık yöntemi. su kaçaklarının önlenmesi çok malzeme fotopolimer 3-D yazıcı ile yazdırma aygıtı yoluyla tasarım sürecinde üstesinden büyük bir sorun oldu. Bu ince, yumuşak polimer zar ile temas halinde olan cihazın yüzeyleri üzerinde izin. cihazda membran ve eşit 6 fındık (M6) ile sıkma yerleştirilmesinden sonra, su kaçakları önlenmiştir. Su kaçaklarının için diğer potansiyel alanlar yem giriş ve tutulan çıkış boru bağlantı noktalarıdır ve tesisatçı bandı kullanılarak önlenebilir vedikkatli olmak üzerine parçacığı zarar verecek boru, bağlantı sıkmamaya. Cihaz kaçaklarının olmadan 5 bar basınç kadar test edilmiştir. Ultra saf su, tüm çözeltilerin hazırlanması için kullanılan önemlidir. diğer kaynaklardan alınan su membran performansında azalmaya neden olur bilinmiyor kirlenme maddeler içerebilir. Ayrıca, bir filtre (0.45 mm) sistemde tanecikli maddenin olmadığını sağlamak için besleme boru bağlanmıştır. Bir geçici akış ölçer daha doğru bir nanofiltrasyon membranı kullanılarak Örnek deneyde düşük akış değerleri ölçmek için kullanılmıştır. 4 bar sabit bir basınç. Bir önceki glikosfingolipidler çalışmaya dayanarak seçildi farklı membran kuponları kullanarak 5 tekrarlayın ölçümleri ortalaması alınmıştır. ultrafiltrasyon membranları kullanılarak Örnek bir deneyde, zar ilk olarak saf su akışı 0.4 bar bir basınç kullanılarak ölçülmüştür. membran ila Süzüntü akısımembran büyük ölçüde bu nedenle her zarının akı akı farklılıklar ±% 20 daha büyük olmayan olmasını sağlamak için kontrol edildi değişebilir. İstenilen başlangıç ​​akı değerleri dışında kalan membranlar yeni membran kuponları ile değiştirilmiştir. Farklı başlangıç ​​flux test zarlar farklı oranlarda kirlenebilir çünkü kirlenme çalışmalarda sabit bir akış sabit bir basınç tercih edilebilir. Basınç daha sonra 200 LMH istenen ortalama başlangıç ​​süzüntü akı için ayarlanmıştır Bununla birlikte, bu ilk başlangıç ​​koşulları gereken deney koşullarına göre seçilebilir, ±% 10. Sonradan besleme çözüm kompozisyonundaki değişikliklerin ve akı değişiklikleri izleme zarın performans özellikleri değerli bilgiler verecektir.

<html> Membran teknolojisi yığın solüsyonundan eriyiklerin ayrılmasını gerektiren endüstriyel ve diğer işlemler için tamamlayıcı, ancak membran kirlenme büyük bir çabalar sürmektedir. Diyafram birikimi atık boyutu göre ayrılması için ultrafiltrasyon membranları kullanımını içerir oluşur 1 yaygın örnekleri, acı ya da deniz suyundan iyonları ve daha büyük çözünen ayrılması için 2 ve ince film kompozit diyaframlar. kirlilik 3 karakteristik işaretler transmembran basıncında artış ve akı bir düşüş vardır. Bu membranın verimliliğini azaltır ve bağlı kimyasal veya diğer temizlik protokollerine ömrünü kısaltır. Bu nedenle membran performansı kirlenme değerlendirmek ve mekanizmaları ve kirlenme, biyolojik kirliliğe ve membranlar üzerinde biyofilm etkilerini anlamak için iyi bir göstergedir. Ayrıca, performans değerlendirmesi, yeni membranların tasarım veya değişiklik önemlidir. eft &quot;&gt; Mikroakışkan cihazlarda membranların kullanımı Faiz son on yılda artan olmuştur. 4 Son zamanlarda, biz bir nanofiltrasyon membran yüzeyini kirlenme mikrobiyal bileşenler lipopolisakkarid etkisi ve glikosfıngolipid okudu ve mikrobiyal şartlandırıldık yüzeyin sonraki duyarlılık eki. 5 A mikroakışkan çapraz akışlı cihaz nanofiltrasyon membran performansını değerlendirmek için kullanıldı. membran yüzey alanı küçük olduğundan bu zar yüzey kirlilik için küçük miktarlarda yalnızca özel ticari olmayan lipit bileşenlerinin kullanımını sağladı. Sistem boyutu membran malzeme ve çözümleri düşük hacimli etkin kullanımını sağladı. Bu protokol, biz zar performans testleri için mikroakışkan cihazın tasarım ve imalat tarif ve basınç akış sistemi içine cihazın katılmasını özetlemektedir. Cihazın Gösterme Testi ile gösterilmiştirBir örnek tıkanıklıkları tamamen açan, BSA kullanarak ultrafiltrasyon membranlar ve nanofiltrasyon membran performansı ng. 6,7

<table><tbody><tr><td>BSA</td><td>SIGMA-ALDRICH</td><td>A6003</td><td></td></tr><tr><td>NaCl</td><td>DAEJUNG</td><td>7548-4100</td><td></td></tr><tr><td>MgSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;</td><td>EMSURE</td><td>1058861000</td><td></td></tr><tr><td>NF Membrane</td><td>Filmtec</td><td>NF200</td><td></td></tr><tr><td>30 kDa UF Membrane</td><td>MICRODYN NADIR</td><td>UH030</td><td></td></tr><tr><td>50 kDa UF Membrane</td><td>MICRODYN NADIR</td><td>UH050</td><td></td></tr><tr><td>Pressure Transducer</td><td>Midas</td><td>43006711</td><td></td></tr><tr><td>Ball Valves</td><td>AV-RF</td><td>Q91SA-PN6.4</td><td></td></tr><tr><td>3-way Valve</td><td>iLife Medical Devices</td><td>902.071</td><td></td></tr><tr><td>Pressure Regulator</td><td>Swagelok</td><td>KCB1G0A2A5P20000</td><td></td></tr><tr><td>Flow-meter</td><td>Bronkhorst</td><td>L01-AGD-99-0-70S</td><td></td></tr><tr><td>Balances</td><td>MRC</td><td>BBA-1200</td><td></td></tr><tr><td>Pump</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-00354-JI</td><td></td></tr><tr><td>1/8&quot; Tubing</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-06605-27</td><td></td></tr><tr><td>1/16&quot; Tubing</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-06407-41</td><td></td></tr><tr><td>1/16&quot; Fittings</td><td>Cole-Parmer</td><td>EW-30486-70</td><td></td></tr><tr><td>1/8&quot; Fittings</td><td>Kiowa</td><td>QSM-B-M5-3-20</td><td></td></tr><tr><td>Microcontroller</td><td>Adafruit</td><td>50</td><td>Arduino UNO R3</td></tr><tr><td>Continuous Rotation Servo</td><td>Adafruit</td><td>154</td><td></td></tr><tr><td>Standard Servo</td><td>Adafruit</td><td>1142</td><td></td></tr><tr><td>Power Supply</td><td>Adafruit</td><td>658</td><td></td></tr><tr><td>Servo Shield</td><td>SainSmart</td><td>20-011-905</td><td></td></tr><tr><td>Switches</td><td>Parts Express</td><td>060-376</td><td></td></tr><tr><td>0.45 Micron Filters</td><td>EMD Millipore</td><td>SLHV033RS</td><td></td></tr><tr><td>Potentiostat</td><td>Gamry</td><td>PCI4</td><td></td></tr><tr><td>Sonicator</td><td>MRC</td><td>DC-150H</td><td></td></tr><tr><td>Connex 3D Printer</td><td>Stratasys</td><td>Objet Connex</td><td></td></tr><tr><td>Veroclear&amp;nbsp;</td><td>Stratasys</td><td>RGD810&amp;nbsp;</td><td>transparent polymer for printing flow cell</td></tr><tr><td>Tangoblack-plus</td><td>Stratasys</td><td>FLX980</td><td>soft rubbery polymer for gasket layers on flow cell</td></tr></tbody></table>

three-dimensionally printed microfluidic cross-flow system for ultrafiltration/nanofiltration membrane performance testing

En aza indirilmesi ve membran kirlenme yönetimi çeşitli endüstriyel prosesler ve membran teknolojisini kullanan diğer uygulamaları zorlu bir mücadeledir. kirlenme süreci anlamak optimizasyon ve membran bazlı filtrasyon yüksek verimlilik yol açabilir. Burada paralel olarak 4 zarların kadar test edebilirsiniz otomatik üç boyutlu (3-D) baskılı mikroakışkan çapraz akışlı filtrasyon sisteminin tasarımını ve imalat göstermektedir. Mikroakışkan hücreler mikroakışkan hücre vücut için şeffaf sert polimer kullanılan ve operasyon sırasında sızıntılarını önleyen ince bir kauçuk-benzeri polimer tabaka, dahil çoklu malzeme fotopolimer 3-D baskı teknolojisi kullanılarak basılmıştır. ultrafiltrasyon performansı (UF) ve nanofiltrasyon (NF) zarlar test edilmiş ve membran kirlenme modeli tıkayıcı sığır serum albümini (BSA) ile gözlenebilir. BSA içeren Besleme solüsyonları membran akışı düşüş gösterdi. Bu protokol uzanabilirEd diğer organik, organik olmayan veya mikrobik ihtiva eden çözeltiler ile kirlenme ya biyokirliliklerin ölçülür. mikroakışkan tasarımı test edilen nedeniyle membran küçük yüzey alanına, örneğin polisakkaritler, proteinler ya da lipidler için, yüksek maliyetli ve az miktarlarda kullanılabilir olan test malzemeleri için özellikle avantajlıdır. Bu modüler sistem de kolayca membran yüksek verimlilik testleri için genişletilebilir.

mikroakışkan akış hücreleri çok malzeme foto-polimeri üç boyutlu (3-D) yazıcı kullanarak bir CAD programı kullanılarak tasarlandı ve basıldı. Membranlar kolayca (Şekil 1) eklenen ve cihazdan çıkarılabilir böylece bu hücre, iki parça halinde tasarlanmıştır. Her bölüm, yapısal bütünlüğü için bir sert, açık bir polimerden basılmış 1 cm kalınlığında, ve membran bakan taraf kauçuk-benzeri polimer çok ince 50 um tabaka ile üstten kaplanmıştır. atma su sızıntısını engelleyen bir sızdırmazlık özelliği ile hücre sağlamak için yapıldı. Bir akış kanalı 0,2 mm derin 1 mm genişliğinde ve membranın 30 mm2 alana test etmek için 30 mm uzunluğu tasarlanmıştır. 8 mm ve yıkama protokolü 40 mm zarları kesildikten sonra, bir test zarı cihazı içine sokulmuştur. Altı paslanmaz çelik cıvata ve somun (M6) cihazı sıkmak için kullanılan ve sistemin (Şekil 2) bağlandı. Bu şekilde, hücre PEMembranlar kolayca değiştirilebilir ise rmanently, sisteme bağlı. Bir hücre nanofiltrasyon membran deneyleri için ameliyat edildi ve dört hücre ultrafiltrasyon membran deneyler için paralel ameliyat edildi. nanofiltrasyon membran için, bir akış ölçer süzüntü akının ölçülmesi için iş bağlandı. 2 ml / dakika arasında bir oranda bir deney, saf su yerine getirmek. başlatıldı ve basınç 4 bar olarak ayarlanmıştır. Bu 40 LMH (Şekil 3) ~ bir süzüntü akısı sonuçlandı ve ~ 10 LMH / bar karşılık geldi. Dengeleme ve sürekli bir akış (yaklaşık 45 dakika) gözlem sonra, çözelti reddi test ve membran bütünlüğünü doğrulamak ve toplandı nüfuz MgSO 4 (10 mM) değiştirildi. Bu çözeltinin direnç iletkenliği ile ters orantılı olduğu ölçülmüştür. Test tuz konsantrasyonlarında, iletkenlik konsantrasyonu ve% tuz r ile doğru orantılıdırejeksiyon hesaplanabilir. Bu deneyde test edilen zarlar% 4 ve% 64, sırasıyla MgSO 4 ile NaCI, ±% 3 redleri ±% 83 verdi. Sistem daha sonra besleme işlemi sabit bir akış elde edilene kadar saf su döndü ve daha sonra NaCl (10 mM) BSA (0.08 g / L) bir sulu çözelti olarak değiştirilmiştir. 10 mM NaCI koşullarında bir kontrol zarı akısına kıyasla akı azalma BSA&#39;ya bağlı kirlenme membran göstermektedir. nüfuz akı dengeleri kullanılarak ölçüldü ile ultrafiltrasyon membranları için, dört mikroakışkan cihazları, paralel bağlanmıştır. Bu dengeler bilgisayara bağlı ve sürekli veri toplama kolaylaştırılmıştır. 8 ml saf su besleme hızı kullanılarak 2 ml / dakika / akış hücre başına dakikadır sistemi için, basınç 200 LMH (Şekil 4) arasında bir ortalama akı elde etmek üzere ayarlanmıştır. Her membranın akı değerlendirildi ve akı fark &amp; ​​eğer membran yerine #62; 200 LMH ilk seçilmiş akı ortalama% 20. Çözelti BSA&#39;ya değiştirildi (0.08 g / L) ve akış azalma izlendi. Besleme solüsyonu, daha sonra saf su geri değiştirildi. temsilcisi sonuçları için, 30 ve 50 kDa hidrofil polyethersulfone ultrafiltrasyon zarlarını karşılaştırıldı ve gözlenen 50 kDa zar 30 kDa membran için% 23 ile karşılaştırıldığında deney feshi (ilk akının% 26.5) daha yüksek bir normalize akı olmasına rağmen, fark anlamlı değildi. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/53556/53556fig1.jpg" /> Şekil 1. Tasarım ve kullanılan mikroakışkan cihazın görüntü. Tasarımı CAD programı kullanılarak yapılan ve üç boyutlu yazıcı kullanarak fotopolimer basılmıştır. (A) besleme kanalı (üstten görünüm) içeren Alt kısım. (B) sızma chan içeren Üst kısım<html> nel (üstten bakış). Cihaz (yan görünüm) (C) Meclis. (D) bir membran kupon, cıvata ve somun ile birbirine bağlanır parçalar dahil işlevsel cihazının resmi. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53556/53556fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/53556/53556fig2.jpg" /> Sistemin Şekil 2 şematik temsili. Nanofiltrasyon zarı test akış hücresi 1. ultrafiltrasyon membranı testi paralel 4 akış hücresinin hepsine kullanılarak gerçekleştirilmiştir kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bilgisayar veri kaydı gösterilmemiştir. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53556/53556fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> &gt; &quot;Lways <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53556/53556fig3.jpg" /> Şekil 3. performans ve çapraz akış koşulları altında bir nanofiltrasyon zarı kirlenme tam çalışma (siyah kare) için deneysel koşullar: i.), Aşırı saf su, 2 ml / dakika, 4 bar. ii) 10 mM MgSO 4, 2 ml / dakika, 4 bar. iii) saf su, 2 ml / dakika, 4 bar. iv) BSA, 10 mM NaCI, 2 ml / dak, 4 bar (0.08 g / L). h) saf su, 2 ml / dakika, 4 bar. Kontrol membran 10 mM NaCI, 2 ml / dakika, 4 bar (mavi daire). Hata çubukları standart sapmayı ifade etmektedir. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53556/53556fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53556/53556fig4.jpg" /> Ultrafiltrasyon membranları 30 kDa&#39;lık Şekil 4. Kirlenme ( </sOrtalama başlangıç ​​saf su nüfuz akı 200 LMH oldu böylece trong&gt; kırmızı kare) ve çapraz akış koşulları altında 50 kDa (mavi elmas). i) basınç ayarlandı. ii) BSA (0.08 g / L), 2 ml / dakika. Hata çubukları standart sapmayı ifade etmektedir. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/53556/53556fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Three-Dimensionally Printed Microfluidic Cross-flow System for Ultrafiltration/Nanofiltration Membrane Performance Testing at JoVE.com

Three-Dimensionally Printed Microfluidic Cross-flow System for Ultrafiltration/Nanofiltration Membrane Performance Testing

Tasarım ve bir üç boyutlu (3-D) fabrikasyonu basılı mikroakışkan çapraz akışlı süzme sistemi gösterilmektedir. sistem performansını test etmek ve ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon (ince film kompozit) zarlarının kirlenmesinin gözlemlemek için kullanılır.

Ultrafiltrasyon / Nanofiltrasyon Membran Performans Testleri için üç boyutlu Baskılı mikroakışkan Çapraz akış Sistemi

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane ...

three-dimensionally-printed-microfluidic-cross-flow-system-for

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.2K Görüntüleme.  Ben-Gurion University of the Negev, Sede-Boqer Campus.  Tasarım ve bir üç boyutlu (3-D) fabrikasyonu basılı mikroakışkan çapraz akışlı süzme sistemi gösterilmektedir. sistem performansını test etmek ve ultrafiltrasyon ve nanofiltrasyon (ince film kompozit) zarlarının kirlenmesinin gözlemlemek için kullanılır. 

Video: Three-Dimensionally Printed Microfluidic Cross-flow System for Ultrafiltration/Nanofiltration Membrane Performance Testing

Microfluidic Chips Controlled with Elastomeric Microvalve Arrays

Miniaturized microfluidic systems provide simple and effective solutions for low-cost point-of-care diagnostics and high-throughput biomedical assays. Robust flow control and precise fluidic volumes are two critical requirements for these applications. We have developed microfluidic chips featuring elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS) microvalve arrays that: 1) need no extra energy source to close the fluidic path, hence the loaded device is highly portable; and 2) allow for microfabricating deep (up to 1 mm) channels with vertical sidewalls and resulting in very precise features.

The PDMS microvalves-based devices consist of three layers: a fluidic layer containing fluidic paths and microchambers of various sizes, a control layer containing the microchannels necessary to actuate the fluidic path with microvalves, and a middle thin PDMS membrane that is bound to the control layer. Fluidic layer and control layers are made by replica molding of PDMS from SU-8 photoresist masters, and the thin PDMS membrane is made by spinning PDMS at specified heights. The control layer is bonded to the thin PDMS membrane after oxygen activation of both, and then assembled with the fluidic layer. The microvalves are closed at rest and can be opened by applying negative pressure (e.g., house vacuum). Microvalve closure and opening are automated via solenoid valves controlled by computer software.

Here, we demonstrate two microvalve-based microfluidic chips for two different applications. The first chip allows for storing and mixing precise sub-nanoliter volumes of aqueous solutions at various mixing ratios. The second chip allows for computer-controlled perfusion of microfluidic cell cultures.

The devices are easy to fabricate and simple to control. Due to the biocompatibility of PDMS, these microchips could have broad applications in miniaturized diagnostic assays as well as basic cell biology studies.

We demonstrate protocols for manufacturing and automating elastomeric polydimethylsiloxane (PDMS)-based microvalve arrays that need no extra energy to close and feature photolithographically defined precise volumes. A parallel subnanoliter-volume mixer and an integrated microfluidic perfusion system are presented.

Elastomerik Mikrovalf Diziler Kontrollü mikroakışkan Chips

Miniaturized microfluidic systems provide simple and effective solutions for low-cost point-of-care diagnostics and high-throughput biomedical assays.  ...

Biyoloji

Procedure for the Development of Multi-depth Circular Cross-sectional Endothelialized Microchannels-on-a-chip

Efforts have been focused on developing in vitro assays for the study of microvessels because in vivo animal studies are more time-consuming, expensive, and observation and quantification are very challenging. However, conventional in vitro microvessel assays have limitations when representing in vivo microvessels with respect to three-dimensional (3D) geometry and providing continuous fluid flow. Using a combination of photolithographic reflowable photoresist technique, soft lithography, and microfluidics, we have developed a multi-depth circular cross-sectional endothelialized microchannels-on-a-chip, which mimics the 3D geometry of in vivo microvessels and runs under controlled continuous perfusion flow. A positive reflowable photoresist was used to fabricate a master mold with a semicircular cross-sectional microchannel network. By the alignment and bonding of the two polydimethylsiloxane (PDMS) microchannels replicated from the master mold, a cylindrical microchannel network was created. The diameters of the microchannels can be well controlled. In addition, primary human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) seeded inside the chip showed that the cells lined the inner surface of the microchannels under controlled perfusion lasting for a time period between 4 days to 2 weeks.

A microchannels-on-a-chip platform was developed by the combination of photolithographic reflowable photoresist technique, soft lithography, and microfluidics. The endothelialized microchannels platform mimics the three-dimensional (3D) geometry of in vivo microvessels, runs under controlled continuous perfusion flow, allows for high-quality and real-time imaging&#160;and can be applied for microvascular research.

Çok derinlemesine Dairesel kesit Endothelialized mikro kanallar-on-a-chip Geliştirme Prosedürü

Efforts have been focused on developing in vitro assays for the study of microvessels because in vivo animal studies are more time-consuming, expensive, ...

Biyomühendislik

The Submerged Printing of Cells onto a Modified Surface Using a Continuous Flow Microspotter

The printing of cells for microarray applications possesses significant challenges including the problem of maintaining physiologically relevant cell phenotype after printing, poor organization and distribution of desired cells, and the inability to deliver drugs and/or nutrients to targeted areas in the array. Our 3D microfluidic printing technology is uniquely capable of sealing and printing arrays of cells onto submerged surfaces in an automated and multiplexed manner. The design of the microfluidic cell array (MFCA) 3D fluidics enables the printhead tip to be lowered into a liquid-filled well or dish and compressed against a surface to form a seal. The soft silicone tip of the printhead behaves like a gasket and is able to form a reversible seal by applying pressure or backing away. Other cells printing technologies such as pin or ink-jet printers are unable to print in submerged applications. Submerged surface printing is essential to maintain phenotypes of cells and to monitor these cells on a surface without disturbing the material surface characteristics. By printing onto submerged surfaces, cell microarrays are produced that allow for drug screening and cytotoxicity assessment in a multitude of areas including cancer, diabetes, inflammation, infections, and cardiovascular disease.

This 3D microfluidic printing technology prints arrays of cells onto submerged surfaces. We describe how arrays of cells are delivered microfluidically in 3D flow cells onto submerged surfaces. By printing onto submerged surfaces, cell microarrays were produced that allow for drug screening and cytotoxicity assessment in a multitude of areas.

Sürekli Akış Microspotter kullanma Modifiye yüzeye hücrelerin Batık Baskı

The printing of cells for microarray applications possesses significant challenges including the problem of maintaining physiologically relevant cell ...

A Multi-Parametric Islet Perifusion System within a Microfluidic Perifusion Device

A microfluidic islet perifusion device was developed for the assessment of dynamic insulin secretion of multiple islets and simultaneous fluorescence imaging of calcium influx and mitochondrial potential changes. The device consists of three layers: first layer contains an array of microscale wells (500 &mu;m diameter and 150 &mu;m depth) that help to immobilize the islets while exposed to flow and maximize the exposed surface area of the islets; the second layer contains a circular perifusion chamber (3 mm deep, 7 mm diameter); and the third layer contains an inlet-mixing channel that fans out before injection into the perifusion chamber (2 mm in width, 19 mm in length, and 500 &mu;m in height) for optimizing the mixing efficiency prior to entering the perifusion chamber. The creation of various glucose gradients including a linear, bell shape, and square shapes also can be created in the microfluidic perifusion network and is demonstrated.

A microfluidic islet perifusion device was developed for the assessment of dynamic insulin secretion of multiple islets and simultaneous fluorescence imaging of calcium influx and mitochondrial potential changes.

Mikroakışkan Perifusion Cihaz içindeki Multi-Parametrik Islet Perifusion Sistemi

A microfluidic islet perifusion device was developed for the assessment of dynamic insulin secretion of multiple islets and simultaneous fluorescence ...

Window on a Microworld: Simple Microfluidic Systems for Studying Microbial Transport in Porous Media

Microbial growth and transport in porous media have important implications for the quality of groundwater and surface water, the recycling of nutrients in the environment, as well as directly for the transmission of pathogens to drinking water supplies. Natural porous media is composed of an intricate physical topology, varied surface chemistries, dynamic gradients of nutrients and electron acceptors, and a patchy distribution of microbes. These features vary substantially over a length scale of microns, making the results of macro-scale investigations of microbial transport difficult to interpret, and the validation of mechanistic models challenging. Here we demonstrate how simple microfluidic devices can be used to visualize microbial interactions with micro-structured habitats, to identify key processes influencing the observed phenomena, and to systematically validate predictive models. Simple, easy-to-use flow cells were constructed out of the transparent, biocompatible and oxygen-permeable material poly(dimethyl siloxane). Standard methods of photolithography were used to make micro-structured masters, and replica molding was used to cast micro-structured flow cells from the masters. The physical design of the flow cell chamber is adaptable to the experimental requirements: microchannels can vary from simple linear connections to complex topologies with feature sizes as small as 2 &mu;m. Our modular EcoChip flow cell array features dozens of identical chambers and flow control by a gravity-driven flow module. We demonstrate that through use of EcoChip devices, physical structures and pressure heads can be held constant or varied systematically while the influence of surface chemistry, fluid properties, or the characteristics of the microbial population is investigated. Through transport experiments using a non-pathogenic, green fluorescent protein-expressing Vibrio bacterial strain, we illustrate the importance of habitat structure, flow conditions, and inoculums size on fundamental transport phenomena, and with real-time particle-scale observations, demonstrate that microfluidics offer a compelling view of a hidden world.

Microfluidic devices can be used to visualize complex natural processes in real time and at the appropriate physical scales. We have developed a simple microfluidic device that mimics key features of natural porous media for studying growth and transport of bacteria in the subsurface.

Gözenekli Ortam Mikrobiyal Ulaştırma incelenmesi için basit mikroakışkan Sistemleri: Mikrodünya Pencere

Microbial growth and transport in porous media have important implications for the quality of groundwater and surface water, the recycling of nutrients in ...

Design and Development of a Three-Dimensionally Printed Microscope Mask Alignment Adapter for the Fabrication of Multilayer Microfluidic Devices

This project aims to develop an easy-to-use and cost-effective platform for the fabrication of precise, multilayer microfluidic devices, which typically can only be achieved using costly equipment in a clean room setting. The key part of the platform is a three dimensionally (3D) printed microscope mask alignment adapter (MMAA) compatible with regular optical microscopes and ultraviolet (UV) light exposure systems. The overall process of creating the device has been vastly simplified because of the work done to optimize the device design. The process entails finding the proper dimensions for the equipment available in the laboratory and 3D-printing the MMAA with the optimized specifications. Experimental results show that the optimized MMAA designed and manufactured by 3D printing performs well with a common microscope and light exposure system. Using a master mold prepared by the 3D-printed MMAA, the resulting microfluidic devices with multilayered structures contain alignment errors of &lt;10 &#181;m, which is sufficient for common microchips. Although human error through transportation of the device to the UV light exposure system can cause larger fabrication errors, the minimal errors achieved in this study are attainable with practice and care. Furthermore, the MMAA can be customized to fit any microscope and UV exposure system by making changes to the modeling file in the 3D printing system. This project provides smaller laboratories with a useful research tool as it only requires the use of equipment that is typically already available to laboratories that produce and use microfluidic devices. The following detailed protocol outlines the design and 3D printing process for the MMAA. In addition, the steps for procuring a multilayer master mold using the MMAA and producing poly(dimethylsiloxane) (PDMS) microfluidic chips is also described herein.

This project allows small laboratories to develop an easy-to-use platform for the fabrication of precise multilayer microfluidic devices. The platform consists of a three-dimensionally printed microscope mask alignment adapter using which multilayer microfluidic devices with alignment errors of &lt;10 &#181;m were achieved.

Çok Katmanlı Mikroakışkan Cihazların İmalatı için Üç Boyutlu Baskılı Mikroskop Maske Hizalama Adaptörü Tasarımı ve Geliştirilmesi

This project aims to develop an easy-to-use and cost-effective platform for the fabrication of precise, multilayer microfluidic devices, which typically ...

Mühendislik

Fabrication of Three-dimensional Paper-based Microfluidic Devices for Immunoassays

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and directed within a layer of paper. Moreover, stacking multiple layers of patterned paper creates sophisticated three-dimensional microfluidic networks that can support the development of analytical and bioanalytical assays. Paper-based microfluidic devices are inexpensive, portable, easy to use, and require no external equipment to operate. As a result, they hold great promise as a platform for point-of-care diagnostics. In order to properly evaluate the utility and analytical performance of paper-based devices, suitable methods must be developed to ensure their manufacture is reproducible and at a scale that is appropriate for laboratory settings. In this manuscript, a method to fabricate a general device architecture that can be used for paper-based immunoassays is described. We use a form of additive manufacturing (multi-layer lamination) to prepare devices that comprise multiple layers of patterned paper and patterned adhesive. In addition to demonstrating the proper use of these three-dimensional paper-based microfluidic devices with an immunoassay for human chorionic gonadotropin (hCG), errors in the manufacturing process that may result in device failures are discussed. We expect this approach to manufacturing paper-based devices will find broad utility in the development of analytical applications designed specifically for limited-resource settings.

We detail a method to fabricate three-dimensional paper-based microfluidic devices for use in the development of immunoassays. Our approach to device assembly is a type of multilayer, additive manufacturing. We demonstrate a sandwich immunoassay to provide representative results for these types of paper-based devices.

İmmüno için üç boyutlu Paper-based mikroakışkan Cihazlar İmalat

Paper wicks fluids autonomously due to capillary action. By patterning paper with hydrophobic barriers, the transport of fluids can be controlled and ...

Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications

Microfluidic devices allow for the manipulation of fluids, particles, cells, micro-sized organs or organisms in channels ranging from the nano to submillimeter scales. A rapid increase in the use of this technology in the biological sciences has prompted a need for methods that are accessible to a wide range of research groups. Current fabrication standards, such as PDMS bonding, require expensive and time consuming lithographic and bonding techniques. A viable alternative is the use of equipment and materials that are easily affordable, require minimal expertise and allow for the rapid iteration of designs. In this work we describe a protocol for designing and producing PET-laminates (PETLs), microfluidic devices that are inexpensive, easy to fabricate, and consume significantly less time to generate than other approaches to microfluidics technology. They consist of thermally bonded film sheets, in which channels and other features are defined using a craft cutter. PETLs solve field-specific technical challenges while dramatically reducing obstacles to adoption. This approach facilitates the accessibility of microfluidics devices in both research and educational settings, providing a reliable platform for new methods of inquiry.

Here we present a protocol to design and fabricate custom microfluidic devices with minimal financial and time investment. The aim is to facilitate the adoption of microfluidic technologies in biomedical research laboratories and educational settings.

Araştırma ve Eğitim Uygulamaları için Özel Mikroakışkan Cihazların Hızlı İmalatı

Microfluidic devices allow for the manipulation of fluids, particles, cells, micro-sized organs or organisms in channels ranging from the nano to ...

A Microphysiological System to Study Leukocyte-Endothelial Cell Interaction during Inflammation

Leukocyte-endothelial cell interactions play an important role in inflammatory diseases such as sepsis. During inflammation, excessive migration of activated leukocytes across the vascular endothelium into key organs can lead to organ failure. A physiologically relevant biomimetic microfluidic assay (bMFA) has been developed and validated using several experimental and computational techniques, which can reproduce the entire leukocyte rolling/adhesion/migration cascade to study leukocyte-endothelial cell interactions. Microvascular networks obtained from in vivo images in rodents were digitized using a Geographic Information System (GIS) approach and microfabricated with polydimethylsiloxane (PDMS) on a microscope slide. To study the effect of shear rate and vascular topology on leukocyte-endothelial cell interactions, a Computational Fluid Dynamics (CFD) model was developed to generate a corresponding map of shear rates and velocities throughout the network. The bMFA enables the quantification of leukocyte-endothelial cells interactions, including rolling velocity, number of adhered leukocytes in response to different shear rates, number of migrated leukocytes, endothelial cell permeability, adhesion molecule expression and other important variables. Furthermore, by using human-related samples, such as human endothelial cells and leukocytes, bMFA provides a tool for rapid screening of potential therapeutics to increase their clinical translatability.

In this protocol, a biomimetic microfluid assay, which can reproduce a physiologically relevant microvascular environment and reproduce the entire leukocyte adhesion/migration cascade, is employed to study leukocyte-endothelial cell interactions in inflammatory disease.

Enflamasyon Sırasında Lökosit-Endotelyal Hücre Etkileşimini İnceleyen Mikrofizyolojik Bir Sistem

Leukocyte-endothelial cell interactions play an important role in inflammatory diseases such as sepsis. During inflammation, excessive migration of ...

Açık Kuyu ve Mikroakışkan Modlarına Sahip Yeniden Yapılandırılabilir Bir Bariyer Doku Platformu

Transforming Static Barrier Tissue Models into Dynamic Microphysiological Systems

Microphysiological systems are miniaturized cell culture platforms used to mimic the structure and function of human tissues in a laboratory setting. However, these platforms have not gained widespread adoption in bioscience laboratories where open-well, membrane-based approaches serve as the gold standard for mimicking tissue barriers, despite lacking fluid flow capabilities. This issue can be primarily attributed to the incompatibility of existing microphysiological systems with standard protocols and tools developed for open-well systems.
Here, we present a protocol for creating a reconfigurable membrane-based platform with an open-well structure, flow enhancement capability, and compatibility with conventional protocols. This system utilizes a magnetic assembly approach that enables reversible switching between open-well and microfluidic modes. With this approach, users have the flexibility to begin an experiment in the open-well format using standard protocols and add or remove flow capabilities as needed. To demonstrate the practical usage of this system and its compatibility with standard techniques, an endothelial cell monolayer was established in an open-well format. The system was reconfigured to introduce fluid flow and then switched to the open-well format to conduct immunostaining and RNA extraction. Due to its compatibility with conventional open-well protocols and flow enhancement capability, this reconfigurable design is expected to be adopted by both engineering and bioscience laboratories.

Yazar Spotlight: İnsan Bariyer Dokusunu Taklit Etmek İçin Benzersiz Bir Modüler Mikrofizyolojik Sistem Geliştirme

This protocol describes a reconfigurable membrane-based cell culture platform that integrates the open-well format with fluid flow capabilities. This platform is compatible with standard protocols and allows for reversible transitions between open-well and microfluidic culture modes, accommodating the needs of both engineering and bioscience laboratories.

Statik Bariyer Doku Modellerinin Dinamik Mikrofizyolojik Sistemlere Dönüştürülmesi

Microphysiological systems are miniaturized cell culture platforms used to mimic the structure and function of human tissues in a laboratory setting. ...