Kind gift of THP-1 cells from Dr. Mark Chong and assistance in microfabrication from Dr. Yuejun Kang and Dr. Nishanth V. Menon (School of Chemical and Biomedical Engineering, Nanyang Technological University) were greatly acknowledged. This project was funded by NTU-Northwestern Institute of Nanomedicine (Nanyang Technological University). H.W.H. was supported by Lee Kong Chian School of Medicine (LKCMedicine) postdoctoral fellowship.

Mezenkimal Kök Hücre ve Monositler 1. Nanopartiküller (NPS) Etiketleme <ol><li> Dulbecco tadil edilmiş Eagle ortamı (DMEM) içinde kültür mezenkimal kök hücreler (MSC&#39;ler) Önceki etiketleme ≥80% konfluansa kadar% 10 cenin sığır serumu (FBS) ve antibiyotikler ile takviye edilmiştir. Benzer şekilde, Roswell Park Memorial Institute (RPMI) kültür, THP-1 hücreleri (ATCC), 1640 ortamında ~ 10 6 hücre / ml bir yoğunluğa,% 10 FBS ile takviye edilmiştir. </li><li> Yük silis NPS (~ 500 mikron) bir gecede karıştırma kullanarak kalsein boya çözeltisi (200 uM) ile. Daha önce açıklanan protokol kullanılarak PLGA-kalsein AM (CAM) Üretiyor. 22 <ol><li> 250 ug CAM ve 4 ° C&#39;de, kloroform içinde 100 mg PLGA (50:50) içinde çözülür. </li><li> Oda sıcaklığında yüksek hızlı bir homojenleştirici (13600 xg, 60 sn) kullanarak tek emülsiyon NPs oluşturun. (Çift DISTI, (3400 xg 5 dakika boyunca) santrifüj kullanılarak yıkama toplamadan önce bir kimyasal kaput (≥3 saat) kloroform buharlaşmasılled su), dondurarak kurutma ve saklama -20 ° C. </li></ol></li><li> 20 dakika - Cam-PLGA NP (1 mg) ya da 15, oda sıcaklığında,% 0.01 poli-L-lisin (PLL), çözelti içinde kalsein silika NPs (150 ug) inkübe edin. </li><li> 5 dakika boyunca 3400 x g&#39;de santrifüje ilgili kültür ortamının 1 ml NPS yeniden süspanse önce aşırı PLL süpernatan. </li><li> Yaklaşık 24 saat (0.1 mg · mi -1 markalama konsantrasyon) - hücreleri (toplam 2 x 10 6 hücre MSC veya THP-1, ~ 1), NPs inkübe edin. </li><li> Ayrıştırmaları ve% 0.25 tripsin (5 dakika, 37 ° C), 2 ml kullanılarak işaretli yapışma MKH&#39;lerin hasat ve DMEM 6 ml ile söndürün. Mikroakışkan oluşu 10 6 hücre / ml - 10 5 bir konsantrasyona hücreleri (1000 xg, 4 dakika) ve tekrar süspansiyon dönerler. Şirketinden Mikroakiskan saflaştırma için - (10 6 hücre / ml 10 5) etiketli, THP-1 hücreleri kullanır. </li></ol> 2. Mikroakışkan Cihaz Hazırlık <ol><li> cihaz İmalatı <ol><li> Mikroakışkan spiral cihazı Üretiyor (500 mikron 115 mikron (h) x (w)) standart yumuşak litografi adımları kullanarak bir ticari kit gelen polidimetilsiloksan (PDMS) ile. 23 </li><li> Baz prepolimerin 30 g ve tartı tekne iyice sertleştirici 3 g karıştırın. Gazlardan, 60 dakika boyunca bir kurutucuda karışımı herhangi bir hava kabarcıklarını çıkarmak için. </li><li> 10 mm - dikkatlice ~ 5 yüksekliğe sarmal kanal tasarımı ile desenli silikon gofret ana kalıp üzerine PDMS karışımı dökün. </li><li> De-gaz 60 dakika boyunca bir kurutucu vakum karışım tekrar herhangi bir hava kabarcıklarını çıkarmak için. tüm kabarcıklar giderilinceye kadar işlemi tekrarlayın. </li><li> PDMS ayarlanana kadar 2 saat için bir 80 ° C fırın içinde PDMS karışımı Cure. gofret sabit cihaz yüksekliği için kür sırasında eğik olmadığından emin olun. </li><li> Bir neşter kullanılarak PDMS spiral cihazı kesin ve dikkatli bir şekilde ana kalıp PDMS levha soyun. </li><li> Trbağlanma için düzgün bir yüzey sağlamak için bir neşter ile cihazın kenarları im. </li><li> ağızlığı için iki delik (1,5 mm) ve 1.5 mm biyopsi zımba kullanarak PDMS cihazda çıkış için iki delik (1,5 mm) yumruk. </li><li> 5 dakika boyunca 80 ° C fırın içinde cihazı kalıntıları çıkarmak ve kuruması için izopropanol (IPA) ile cihaz yıkanır. </li><li> maskeleme bandı kullanarak (kanal özellikleri ile) PDMS cihazın alt yüzeyini temizleyin. </li><li> maskeleme bandı kullanarak ( &quot;3 ile&quot; 2) cam slayt temiz bir tarafı. </li><li> Dikkatle yerleştirin ve bir plazma temizleyici odasında PDMS cihaz ve cam slayt temizlenmiş yüzeyler ortaya çıkarmak ve 60 saniye boyunca vakum onları tabi. Sonraki maksimum plazma gücünü açma ve oda rengi pembe açılana kadar kamara basıncını düşürmek. <ol><li> 60 saniye boyunca hava plazmaya yüzeyleri Açığa. fizik içine sokulduğunda, plazma sıkı bağlama sağlar PDMS ve cam maruz kalan yüzeylerde reaktif türler oluşturanal temas. Plazma gücünü kapatın ve cihazı ve cam slayt almak için plazma temizleyici basıncı serbest bırakın. </li></ol></li><li> sıkıca plazma maruz kalan yüzeyleri basarak ve hiçbir kabarcıklar iki yüzey arasında sıkışıp sağlayarak bir araya PDMS cihaz ve cam slayt Bond. </li><li> bağlama güçlendirmek için 2 saat boyunca 80 ° C&#39;de ayarlanmış bir ocak gözünü kullanılarak bağlanmış cihazı ısıtın. </li></ol></li><li> cihazı Çalıştırma <ol><li> giriş şırınga için 20 cm ve her hortumun bir ucunda bir şırınga ucunu (gösterge 23) takmak - ~ 15 borusunun iki adet (1.52 mm OD) kesin. </li><li> çıkışları için 10 cm ve PDMS cihazın çıkış delikleri eklemek - ~ 5 boru, iki adet (1.52 mm OD) kesin. </li><li> o çıkış boru akana kadar elle başbakan,% 70 etanol içeren bir şırınga ile cihazı çalışan örnek önce. Cihazı sterilize etmek için, 1 dakika 30 saniye için etanol oturmaya bırakın. </li><li> süzüldü ve 30 ml yük(0.2 um gözenek) kılıf tamponu, 60 ml şırıngaya (% 0.1 Sığır Serum Albumin (BSA) ile fosfat tamponlu tuz (PBS)) ve bir şırınga pompası şırınga sabitleyin. Doğru ayarlar için pompayı (60 ml, Cilt: 60.000 ul Şırınga boyutunu) ayarlayın. Not: PBS BSA ilave hücre-hücre bağlanması ve hücre ve PDMS cihaz arasında spesifik olmayan bağlanmayı en aza indirmektir. </li><li> Yük 3 ml şırınga içine işaretli hücrelerin 3 ml ve ayrı bir şırınga pompası şırınga güvenli. Doğru ayarlar için pompayı (: 3 ml, Cilt: 3.000 ul Şırınga boyutunu) ayarlayın. </li><li> hava kabarcıkları istikrarlı akışını sağlamak için şırınga içinde sıkışıp kalırlar emin olun. yavaşça memeden dışarı sıvı birkaç damla püskürtülmesiyle herhangi bir hava kabarcıklarını çıkarın. </li><li> şırınga giriş şırınga ipuçları ve tüp bağlayın ve cihazın (kılıf ve örnek giriş) ilgili girişler içine yerleştirin. boru boyunca hava kabarcığı olmadığından emin olun. </li><li> Bir invert üzerine cihazları montehücre sıralama işlemi sırasında gerçek zamanlı görüntüleme için ed faz-kontrast mikroskop. </li><li> yapıştırıcılar kullanılarak mikroskop sahnede cihaza yakın küçük bir atık beher ve iki 15 ml tüpler sabitleyin. </li><li> atık behere çıkış borulama yerleştirin. </li><li> 1:10 kılıf tamponuna numune akış oranını ayarlamak ve sıralama işlemini başlatmak için her iki şırınga pompaları başlar (Örnek: 120 ul / dk örnek şırınga ve 1200 ul / dak kılıf şırınga için, kanal akış hızı ~ 0.38 m / sn ). </li><li> Akış hızı stabilize etmek için 1.5 dakika süreyle cihazı çalıştırın. Bu yüksek hız kamerasını kullanarak faz kontrast ile parlak alan altında kanal iç duvarına yakın atalet odaklı hücrelerinin varlığı ile teyit edilebilir (~ 5000 - Saniyede 10.000 kare (fps), pozlama süresi: 10-50 mikro-sn). </li><li> Hücre çıkışına ve atık çıkışından yürütücüler toplamak için farklı tüpler içine çıkış borulama yerleştirin. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Wiraja, C., 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=Aptamer+technology+for+tracking+cells'+status+&amp;+function.">Aptamer technology for tracking cells' status &amp; function.</a> Mol. Cell. Ther. 2, 33 (2014).</li><li>Yeo, D. C., Wiraja, C., Mantalaris, A., Xu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanosensors+for+Regenerative+Medicine.">Nanosensors for Regenerative Medicine.</a> J. Biomed. Nanotech. 10, 2722-2746 (2014).</li><li>Naumova, A. V., Modo, M., Moore, A., Murry, C. E., Frank, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+imaging+in+regenerative+medicine.">Clinical imaging in regenerative medicine.</a> Nat. Biotechnol. 32, 804-818 (2014).</li><li>Soenen, S. 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=Cellular+toxicity+of+inorganic+nanoparticles:+Common+aspects+and+guidelines+for+improved+nanotoxicity+evaluation.">Cellular toxicity of inorganic nanoparticles: Common aspects and guidelines for improved nanotoxicity evaluation.</a> Nano Today. 6, 446-465 (2011).</li><li>Donaldson, K., Poland, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotoxicity:+challenging+the+myth+of+nano-specific+toxicity.">Nanotoxicity: challenging the myth of nano-specific toxicity.</a> Curr. Opin. Biotechnol. 24, 724-734 (2013).</li><li>Veiseh, O., 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=Size-+and+shape-dependent+foreign+body+immune+response+to+materials+implanted+in+rodents+and+non-human+primates.">Size- and shape-dependent foreign body immune response to materials implanted in rodents and non-human primates.</a> Nat. Mater. 14, 643-651 (2015).</li><li>Jones, S. W., 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=Nanoparticle+clearance+is+governed+by+Th1/Th2+immunity+and+strain+background.">Nanoparticle clearance is governed by Th1/Th2 immunity and strain background.</a> J. Clin. Invest. 123, 3061-3073 (2013).</li><li>Marchi, L. F., Sesti-Costa, R., Chedraoui-Silva, S., Mantovani, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+four+methods+for+the+isolation+of+murine+blood+neutrophils+with+respect+to+the+release+of+reactive+oxygen+and+nitrogen+species+and+the+expression+of+immunological+receptors.">Comparison of four methods for the isolation of murine blood neutrophils with respect to the release of reactive oxygen and nitrogen species and the expression of immunological receptors.</a> Comp. Clin. Pathol. 23, 1469-1476 (2014).</li><li>Morton, K. 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=Hydrodynamic+metamaterials:+Microfabricated+arrays+to+steer,+refract,+and+focus+streams+of+biomaterials.">Hydrodynamic metamaterials: Microfabricated arrays to steer, refract, and focus streams of biomaterials.</a> Proc. Natl. Acad. of Sci USA. 105, 7434-7438 (2008).</li><li>Hu, X., 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=Marker-specific+sorting+of+rare+cells+using+dielectrophoresis.">Marker-specific sorting of rare cells using dielectrophoresis.</a> Proc. Natl. Acad. of Sci USA. 102, 15757-15761 (2005).</li><li>Cummings, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Streaming+dielectrophoresis+for+continuous-flow+microfluidic+devices.">Streaming dielectrophoresis for continuous-flow microfluidic devices.</a> IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 22, 75-84 (2003).</li><li>Augustsson, P., Persson, J., Ekstrom, S., Ohlin, M., Laurell, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decomplexing+biofluids+using+microchip+based+acoustophoresis.">Decomplexing biofluids using microchip based acoustophoresis.</a> Lab Chip. 9, 810-818 (2009).</li><li>Di Carlo, D., Irimia, D., Tompkins, R. G., Toner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+inertial+focusing,+ordering,+and+separation+of+particles+in+microchannels.">Continuous inertial focusing, ordering, and separation of particles in microchannels.</a> Proc. Natl. Acad. of Sci USA. 104, 18892-18897 (2007).</li><li>Hur, S. C., Henderson-MacLennan, N. K., McCabe, E. R. B., Di Carlo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deformability-based+cell+classification+and+enrichment+using+inertial+microfluidics.">Deformability-based cell classification and enrichment using inertial microfluidics.</a> Lab Chip. 11, 912-920 (2011).</li><li>Mach, A. J., Di Carlo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+scalable+blood+filtration+device+using+inertial+microfluidics.">Continuous scalable blood filtration device using inertial microfluidics.</a> Biotechnol. Bioengin. 107, 302-311 (2010).</li><li>Gossett, D. R., 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=Inertial+manipulation+and+transfer+of+microparticles+across+laminar+fluid+streams.">Inertial manipulation and transfer of microparticles across laminar fluid streams.</a> Small. 8, 2757-2764 (2012).</li><li>Amini, H., 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=Engineering+fluid+flow+using+sequenced+microstructures.">Engineering fluid flow using sequenced microstructures.</a> Nat. Commun. 4, 1826 (2013).</li><li>Sollier, E., 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=Inertial+microfluidic+programming+of+microparticle-laden+flows+for+solution+transfer+around+cells+and+particles.">Inertial microfluidic programming of microparticle-laden flows for solution transfer around cells and particles.</a> Microfluid. Nanofluid. 19, 53-65 (2015).</li><li>Lee, W. C., 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=Multivariate+biophysical+markers+predictive+of+mesenchymal+stromal+cell+multipotency.">Multivariate biophysical markers predictive of mesenchymal stromal cell multipotency.</a> Proc. Natl. Acad. of Sci USA. 111, E4409-E4418 (2014).</li><li>Hou, H. W., 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=Isolation+and+retrieval+of+circulating+tumor+cells+using+centrifugal+forces.">Isolation and retrieval of circulating tumor cells using centrifugal forces.</a> Sci. Rep. 3, 1259 (2013).</li><li>Hou, H. W., Bhattacharyya, R. P., Hung, D. T., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+detection+and+drug-resistance+profiling+of+bacteremias+using+inertial+microfluidics.">Direct detection and drug-resistance profiling of bacteremias using inertial microfluidics.</a> Lab Chip. 15, 2297-2307 (2015).</li><li>Yeo, D. C., 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=Interference-free+Micro/nanoparticle+Cell+Engineering+by+Use+of+High-Throughput+Microfluidic+Separation.">Interference-free Micro/nanoparticle Cell Engineering by Use of High-Throughput Microfluidic Separation.</a> ACS Appl. Mater. Inter. 7, 20855-20864 (2015).</li><li>Xia, Y., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+Lithography.">Soft Lithography.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 37, 550-575 (1998).</li><li>Lee, W. C., 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=High-throughput+cell+cycle+synchronization+using+inertial+forces+in+spiral+microchannels.">High-throughput cell cycle synchronization using inertial forces in spiral microchannels.</a> Lab Chip. 11, 1359-1367 (2011).</li><li>Kuntaegowdanahalli, S. S., Bhagat, A. A., Kumar, G., Papautsky, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inertial+microfluidics+for+continuous+particle+separation+in+spiral+microchannels.">Inertial microfluidics for continuous particle separation in spiral microchannels.</a> Lab Chip. 9, 2973-2980 (2009).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Burada tarif edilen DFF hücre saflaştırma tekniği, yüksek verimli bir şekilde etiketlenmiş hücrelerin hızlı ve sürekli ayırma sağlar. Bu ayırma yaklaşımı büyük örneklem hacmi veya yüksek hücre konsantrasyonu numune işleme için idealdir ve uzun süreli kullanım sonrasında tıkanmaya meyilli olan klasik membran bazlı filtreleme daha iyidir. Benzer bir şekilde, afinite bazlı manyetik ayırma zahmetli ve pahalı ek hücre etiketleme adımları gerektirir. Saflaştırılmış hücreleri (kanal içinde dolayı kısa süre kalmasından etiketlerinde maddeleri ve de hücre morfolojisi minimum akış / kesme kaynaklı etkileri ile (Şekil 3) (kesilme baskısı τ, ~ 200-250 din / cm2) tutmak için gösterilmiştir &lt; 1 sn) 20,24. Buna ek olarak, kullanıcı sadece istenilen medya ya da tampon çözelti ile kılıf tamponu (tuzlu su) ikame sıralama kriteri: işaretli hücrelerin yıkandı çözümü seçebilirsiniz. Bu çok önemlidirolumsuz hücre odaklama davranışını etkileyebilir mikrokanal önce kullanımda hiçbir kir veya enkaz var. Bu tamamen IPA giriş delikleri temizleme, hem de plazma Yapıştırmadan önce PDMS yüzeyi temizlemek için maskeleme bandı kullanılarak elde edilebilir. microdevice yüksek akış şartlarında çalıştığından (~ 1-1,5 ml / dak), PDMS ve cam slayt arasındaki güçlü bağ sağlamak için bir ocak bağlı PDMS cihazlar ısıtmak için de önemlidir. hücreler, odaklama değildir cihaz işlemi sırasında, bu akış hızı yeterli olmadığı anlamına gelir. Bir herhangi bir sızıntı olmadığından emin olmak için aygıt giriş bölgesini ve şırınga ipuçları kontrol ederek giderebilirsiniz. Etiketli hücrelerden ilişkisiz NPS uzaklaştırılması ortak laboratuvar ayırma teknikleri (örneğin, santrifüj) beri önemsiz değildir olamaz ayrı parçacıklar / farklı boyutlarda (örneğin, bağlanmamış parçacıklar ve etiketli hücreleri) hücreleri. bir tekrarlanan yıkama iddia süreve kültür ortamı değişen proses süspansiyon hücre kültürleri için zahmetli ve etkisizdir, belirli bir dereceye kadar yapışık hücreler serbest NPs kaldırabilir. DFF mikroakışkan cihaz boyutu bazlı sıralama kullanır ve farklı malzemelerden NPlerin süspansiyon ve yapışkan hücreler geniş bir boyut aralığı ile, hem de kaldırma işlemleri için kullanılabilir gibi son derece çok yönlüdür. Hedef hücreler farklı boyutlarda ise, DFF cihazı etkin ayrılmasını sağlamak için akış şartları ve kanal geometrisi (örneğin, kanal yüksekliği ve iç ve dış kanalın genişlikleri oran) değiştirilerek optimize edilebilir. Daha önce, DFF en az hücre kaybıyla NPS çıkarılması geleneksel santrifüjleme ile karşılaştırıldığında üstün olduğu gösterilmiştir. 22 Bundan başka, hücre elde performansı yüksek kalmıştır (&gt;% 90) bir numunesi, konsantrasyonu 10 7 hücre / ml &#39;e yükseltildiği zaman. Bu geneldir mevcut atalet mikroakışkan hücre ayırma yöntemleri üzerinde önemli bir gelişmedirly nedeniyle hücre-hücre etkileşimi ve hücre denge pozisyonlarında aşırı kalabalık 10 5 hücre / ml kapasiteli sınırlı. 25 DFF teknolojisi boyut farkına dayanarak ayırma elde birlikte, bunun nedeni, hücre boyutunda önemli bir değişim bu tür etiketli ve etiketsiz hücrelerinin ayrılması gibi diğer hücre tekniği süreçleri için kullanılamaz. afinite bazlı sıralama ve diğer ortak ayırma yöntemlerinin (manyetik duyarlılık ve elektriksel iletkenlik) Hücre yüzey belirteçleri gibi potansiyel uygulamalar için düşünülebilir. DFF teknolojisi, floresan göre çoklanmış hücre sıralama için uygun değildir. Daha iyi bir seçenek, yüksek kapasite ile çalışan, farklı floresan ile etiketlenmiş hücrelerin tek aşamalı sıralama için (FACS) floresan aktive hücre kullanılabilir, ancak pahalı ve hantal ekipman gerektirir olacaktır. Son olarak, bu protokol işlenmiş hücrelerde olduğunda saflaştırılması için son derece yararlıdırDönüştürücü maddeler (büyüme faktörleri, ilaçlar, steroid, vb) içeren NPler bio ve / veya hücre tedavisi için kullanılır. Kalan serbest NPler, in vivo olarak enjekte edildiğinde bu yabancı parçacıkların yanıt komşu hücreler ya da bağışıklık hücreleri üzerinde hedef dışı dönüştürücü etkilere neden olmasıdır. Aynı zamanda istemeden Biyogörüntüleme sırasında yanıltıcı olabilir sinyalleri üretebilir. kullanımdan önce bu ücretsiz NPS uzaklaştırılması dolayısıyla, hedef olmayan hücrelere riskini azaltmak bağışıklık sisteminde derlemeler en aza indirmek ve hücrelerin ardışık etiketleme / mühendislik sırasında adımlar arasında kontaminasyon sorunlarını azaltmak. Onun başarılı bir şekilde uygulanması büyük ölçüde hücre etiketleme kolaylaştırır ve tedavide parçacık tabanlı cep mühendisliği parazitsiz kullanım sağlar.

Ajan yüklü mikro / nano partiküller (NPS) hücreleri mühendislik bio yeteneği geliştirmek ve rejeneratif tıpta doğal tedavi edici özelliklere ek / artırmak için basit, genomik entegrasyon-free, ve çok yönlü bir yöntemdir. 1-3 Hücresel değişiklikler etiketleyerek elde edilir ajan yüklü NPS aşırı konsantrasyon ile plazma zarı ya da sitoplazma bağlayıcı siteleri doyurmak için. Bununla birlikte, bu yöntemin önemli bir sakıncası dönüştürücü ihtiva eden NP önemli potansiyel partikül işlenmiş hücrelerde tam kimlik bulandırabilir veya terapötik sonuçlar karmaşık hale getirmektedir. 4,5 Ayrıca hücre etiketleme işlemleri sonrası çözeltide kalan bağlanmamış parçacık miktarları, maruz olduğu aşırı derecede yüksek bir konsantrasyonda maddeler (büyüme faktörleri, kortikosteroidler, vs.) hedef olmayan hücreler üzerinde istenmeyen sonuçları indükleyebilir sitotoksisitesinin ve yanlış yönlendirilmiş riskini ortaya çıkarmaktadır. o içeren parçacıklı bir taşıyıcıf &quot;biyolojik olarak uyumlu&quot; malzemeler [örneğin, poli (laktik ko-glikolik asit), PLGA] güçlü bir bağışıklık hücresi, belirli koşullar altında yanıtlar da teşvik edebilir. 6 Bu bağışıklığı (örn, romatizmal artrit), potansiyel olarak gecikmeler olan kişilerde özellikle riskli sistemik nanopartikül izni. 7 Dolayısıyla, önceki parçacık işlenmiş hücrelerde giriş için serbest partiküllerin randımanlı bir şekilde çıkarılması toksisite profilini en aza indirmek ve in vivo madde yüklü parçacıklara yönlendirilmiş maruz kalmayı azaltmak için büyük bir önem taşımaktadır. Konvansiyonel gradient santrifüj genellikle ücretsiz parçacıklardan mühendislik hücreleri ayırmak için kullanılan, ancak zahmetli ve toplu modunda çalıştırılır. Ayrıca, yüksek hızda santrifüj sırasında hücreler ve hücre bütünlüğü ve / veya etkisi hücre davranışını bozabilir yoğunluk gradyan ortamının bileşenleri yaşadığı kayma gerilmeleri. 8 Mikroakiskan sev ile cazip bir alternatifdeterministik yanal deplasman (Anti Blokaj Sistemi) 9, 10,11 dieletrophoresis ve küçük partiküllerin ayrılması ve tampon değişimi uygulamaları için geliştirilmiş 12 acoustophoresis dahil taraflı ayırma teknolojileri. Ancak, bu yöntemler düşük verim muzdarip (1-10 ul · dk - 1) ve sorunları tıkanma yatkındır. Böyle Dielektroforez tabanlı yöntemler olarak aktif ayrımları da içsel dielektroforetik hücre fenotipleri veya ayrılmasını sağlamak için ek hücre etiketleme adımlarla farklılıkları gerektirir. Karşısında parçacıkların veya hücrelerin yan göç nedeniyle yüksek akış koşulları ve üstün boyut çözünürlüğü nedeniyle yüksek Reynolds sayısı (Re) 13 baskın asansör güçleri (F L) farklı pozisyonlarda odaklanmak düzene - Daha umut verici bir yaklaşım eylemsiz mikroakışkanları içerir. , genellikle boyut temelli hücre ayırma 14,15 ve de tampon değişimi uygulamaları için istifade edilmiştir. 16-18 Howeveayrılan hücreler genellikle özgün ve yeni tampon çözeltileri arasındaki sınıra yakın kaldığı sürece r, tampon değişimi performansı ~10-30% kirletici solüsyonu ile yetersiz kalmaktadır. 16-18 Daha da önemlisi, hedef hücrelerin boyut dağılımı elde etmek için benzer olmak zorundadır özellikle mezenkimal kök hücreleri gibi heterojen boyutlu hücre tipleri (MKH) işlenmesinde bir sorunu teşkil orijinal tampon çözeltisinden hassas odaklama atalet ve ayırma. 19 Biz daha önce, yeni bir eylemsizlik Mikroakiskan hücre sıralama tekniği 2-giriş, 2-çıkış spiral mikro cihazı kullanılarak dolaşımdaki tümör hücrelerinin (KTC) tam kandan 20 ve bakteriler 21 izole etmek için Dean akış ayırma (DFF) olarak adlandırılan geliştirdik. Bu video protokolü, biz etiketleme THP-1 (insan akut monositik lösemi hücre hattı) süspansiyonu monositik hücreleri (~ 15 mikron) ve kalsein-l MKH (10-30 mikron) sürecini anlatacağızoaded NPler, işaretlenmiş hücreleri ve bağlanmamış NP kaldırılması verimli geri kazanımı için DFF sarmal mikrocihazda imalat ve işlem takip eder. 22. Bu tek aşamalı saflaştırma stratejisi etiketli süspansiyon ve santrifüj olmadan, taze tampon çözelti içinde süspanse yapışan hücrelerin sürekli bir iyileşme sağlar. Ayrıca, 10 milyon hücreleri · ml -1, bir hücre yoğunluğu rejeneratif tıp uygulamalarında mükellef kadar işleyebilir.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Cell lines &amp;amp; Media&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mesenchymal Stem Cells (MSCs)</td><td>Lonza</td><td>PT-2501</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco&amp;rsquo;s modified Eagle&amp;rsquo;s medium (DMEM)</td><td>Lonza</td><td>12-614F</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Bovine Serum (FBS)</td><td>Gibco</td><td>10270-106</td><td></td></tr><tr><td>THP-1 monocyte cells (THP-1)</td><td>ATCC</td><td>TIB-202</td><td></td></tr><tr><td>Roswell Park Memorial Institute (RPMI) 1640 media</td><td>Lonza</td><td>12-702F</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Reagents &amp;amp; Materials&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>0.01% poly-L-lysine (PLL)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P8920</td><td></td></tr><tr><td>3 ml Syringe</td><td>BD</td><td>302113</td><td>Syringe 3 ml Luer-Lock</td></tr><tr><td>60 ml Syringe</td><td>BD</td><td>309653</td><td>Syringe 60 ml Luer-Lock</td></tr><tr><td>Bovine Serum Albumin (BSA)</td><td>Biowest</td><td>P6154-100GR</td><td></td></tr><tr><td>Calcein, AM (CAM)</td><td>Life Technologies</td><td>C1430</td><td></td></tr><tr><td>Calcein</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C0875</td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td>Fisher Chemical</td><td>#P/7507/17</td><td>HPLC Grade 2.5 L</td></tr><tr><td>Phosphate-Buffered Saline (PBS)</td><td>Lonza</td><td>17-516Q/12</td><td></td></tr><tr><td>Plain Microscope Slides</td><td>Fisher Scientific</td><td>FIS#12-550D</td><td>75 x 25 x 1 mm&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;</td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td><td>Dow Corning</td><td>SYLGARD&amp;reg; 184</td><td></td></tr><tr><td>Scotch tape</td><td>3M</td><td>21200702044</td><td>18 mm x 25 m</td></tr><tr><td>Silica NPs (&amp;sim;200 &amp;mu;m)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>748161</td><td>Pore size 4 nm</td></tr><tr><td>Syringe Tip</td><td>JEC Technology</td><td>7018302</td><td>23 G 0.013 x 0.25</td></tr><tr><td>Trypsin-EDTA (0.25%)</td><td>Life Technologies</td><td>25200-056</td><td></td></tr><tr><td>Tygon Tubing</td><td>Spectra-Teknik</td><td>06419-01</td><td>0.02 x 0.06&quot; 100</td></tr><tr><td>Poly (D,L-lactide-co-glycolide) (PLGA; 50:50)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2191</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biopsy punch</td><td>Harris Uni-Core</td><td>69036-15</td><td>1.50 mm</td></tr><tr><td>Dessicator</td><td>Scienceware</td><td>111/4 IN OD</td><td></td></tr><tr><td>High-speed Camera</td><td>Phantom&amp;nbsp;</td><td>V9.1</td><td></td></tr><tr><td>Inverted phase-contrast microscope&amp;nbsp;</td><td>Nikon</td><td>Eclipse Ti</td><td></td></tr><tr><td>Plasma cleaner</td><td>Harrick Plasma</td><td>PDC-002</td><td></td></tr><tr><td>Syringe Pump</td><td>Chemyx</td><td>CX Fusion 200</td><td></td></tr></tbody></table>

microfluidic buffer exchange for interference-free micro/nanoparticle cell engineering

Aktif-madde yüklü mikro / nano partiküller ile mühendislik hücreleri (NPS), yerli terapötik özellikleri geliştirmek biyo görüntüleme sağlamak ve hücre fenotipi kontrol etmek için giderek daha popüler bir yöntem haline geliyor. Kritik henüz yetersiz giderilen sorun kolayca geleneksel santrifüj kaldırılamaz hücre etiketleme sonra ilişkisiz kalır parçacıkların önemli bir sayıdır. Biyo görüntüleme plan gürültüsünde bir artışa yol açar ve komşu olmayan hedef hücreler üzerinde dönüştürücü etkisi kazandırabilir. Bu protokol, biz verimli bir yüksek verimli bir şekilde serbest NP etiketli hücreleri ayırmak için Dean Akış Fraksiyonu (DFF) olarak adlandırılan bir atalet Mikroakiskan tabanlı tampon değişimi stratejisi sunuyoruz. Bağlanmamış bir floresan boya veya boya yüklü NP (SIL&gt;% 95 azalmasını elde ederken geliştirilmiş sarmal mikrovasıta, yeni bir tampon çözeltisi içinde süspansiyon haline saflaştınldı hücrelerinden (THP-1 ve MSC&#39;ler) sürekli toplama (&gt;% 90 hücre geri kazanım) kolaylaştırırica veya PLGA). Bu tek aşamalı, boyut tabanlı hücre arıtma stratejisi yüksek hücre işleme verimi (10 6 hücre / dak) sağlayan ve parazitsiz klinik uygulama sağlamak için mikro / nanoparçacık mühendislik hücrelerin büyük hacimli hücre arıtma için son derece yararlıdır.

Gece boyunca biyo görüntüleme maddesi yüklenmiş NP ile hücrelerin etiketlenmesi sonra etiketli hücreler (serbest partikülleri içeren) toplandı ve bir tek aşamalı işlem, (Şekil 1A) serbest NPs kaldırma DFF sarmal mikrocihazda ile saflaştırılmıştır. 2-giriş, 2-çıkış spiral mikrokanal SU-8 fotorezist kullanarak mühendislik yazılımları tarafından tasarlanan ve mikrofabrike edilir. Desenli silikon yonga plâkası sonra yumuşak litografi teknikleri (Şekil 1B) kullanarak PDMS çoğaltma kalıplama için bir şablon olarak kullanılır. iç duvar giriş hücre örneği akışını sıkıştırmaya daha yüksek bir akış hızı (1:10) taze tampon çözeltisi çalışırken hücre sıralama yapmak için, hücre örneği sarmal mikrocihazda dış duvarı girişine pompalanır. Ayırma eylemsiz bir iç duvar ve dış duvar (Şekil 2A) doğru küçük bağlanmamış NPlerin Dean-kaynaklı yeniden çevrim oranında daha büyük bir işaretli hücrelerin odaklama ile elde edilir. Cihaz ilk başvurunun olduEd kalsein yüklü flüoresan silika NP etiketli süspansiyon monositik hücreleri (THP-1) sıralama (~ boyutu 500 nm). Yüksek hızlı görüntüleme (Şekil 2A) ile teyit ve analiz (Şekil 2B) akış sitometrisi gibi yüksek ayırma verimlilikleri elde edilmiştir. THP-1 hücrelerinden - (5 um ~ 1) Aygıt hücresi çıkışında toplanan yıkama sıvıları görüntüleri de silika ve PLGA NPlerin randımanlı bir şekilde uzaklaştırılmasını göstermektedir. Buna ek olarak, flüoresan görüntüleme etiketli, THP-1 hücrelerinde içsel NPler de DFF saflaştırma (ilaveler) (Şekil 3) sırasında da korunur olduğu tespit edilmiştir. MSC boyutu heterojenite nedeniyle, spiral mikro geometrisi sonradan MSC (Şekil 4) etkin bir koleksiyon sağlamak için kanal yüksekliği ve çatallanma tasarımını değiştirerek modifiye edildi. <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/54327/54327fig1.jpg" /> Şekil 1. (A) OvDean Akış Fraksiyonu (DFF) mikroakışkan teknolojisini kullanarak süspansiyon ve yapışan hücreler sonrası etiketleme gelen hızlı tek-adımlı mikro / nanoparçacık (NPS) kaldırılması için ERALL iş akışı. (B) DFF spiral cihaz mühendislik yazılımı tarafından tasarlanan ve mikrofabrikasyon kullanarak silikon gofret desenli. PDMS cihazları sonradan yumuşak litografi yöntemleri ile üretilmektedir. Deneysel kurulum etiketli hücreleri ve sürekli arınma ve işaretli hücrelerin toplanması için cihazın içine farklı akış hızlarında taze tuzlu tampon demlenmeye 2 şırınga pompaları oluşmaktadır. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54327/54327fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" src="/files/ftp_upload/54327/54327fig2.jpg" /> DFF ile etiketlenmiş, THP-1 hücreleri, Şekil 2 Nanopartiküller çıkarılması (A). ÇizimiDFF ayırma ilkesi. Büyük etiketli hücreleri güçlü atalet kaldırma kuvvetlerinin (F L, kırmızı oklar) ve Dean sürükleme kuvvetleri (F D, sarı oklar) deneyim ve mikrokanal iç duvarına yakın odak. Daha küçük NPS ve tampon çözelti sadece Dean sürükle etkilenen ve ayrılmasını sağlamak için dış duvara sirküle edilir. Örnek yüksek hız ve çıkış bölgesinde kalsein boyası yüklendi THP-1 hücrelerinin (kırmızı oklar) ve silika NP denge konumlarını gösteren floresan ve görüntüler. (B) Ayırma performans boyutu (FSC-A) ve ayrıntı (SSC-A) karakteristikleri tarafından belirlenen yolluk ile flow sitometri analizi dayalı. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54327/54327fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/54327/54327fig3.jpg" /> Şekil 3. <strong<html> &gt; DFF. Insets ilgili faz sözleşmesi (yukarıda) ve bireysel hücrelerin floresan mikroskobu görüntülerini göstermek kullanılarak THP-1 hücreleri (kırmızı oklar) ve NPS kaldırma verimliliği etiketli arıtılmış Temsilcisi parlak bir alan görüntüler. <a href="https://www-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54327/54327fig3large.jpg" target="_blank">Bu büyük halini görmek için tıklayınız rakam.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/54327/54327fig4.jpg" /> Farklı çıkışları içine verimli MKH&#39;lerin ayrılmasını (kırmızı oklar) ve PLGA NPS (mavi oklar) gösteren mezenkimal kök hücrelerin DFF üzerinden (MKH). (A) Temsilcisi yüksek hızlı görüntü gelen Şekil 4. Nanopartiküller kaldırma. Sarı çizgiler mikrokanal duvarları yaklaşık konumunu belirtmek kesik. Silika ve PLGA NPS den MKH (B) Ayırma performansı.pg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Watch this Scientific Journal Video about Microfluidic Buffer Exchange for Interference-free Micro/Nanoparticle Cell Engineering at JoVE.com

Microfluidic Buffer Exchange for Interference-free Micro/Nanoparticle Cell Engineering

Bu protokol, bağlanmamış partiküllerin randımanlı bir şekilde azalması olan mikro / nanopartikül mühendislik hücrelerinin saflaştırılması için bir atalet Mikroakiskan tabanlı tampon değişimi stratejisi kullanımını tarif eder.

Parazit Mikro / Nanoparçacık Hücre Mühendisliği mikroakışkan Tampon Değişim

Engineering cells with active-ingredient-loaded micro/nanoparticles (NPs) is becoming an increasingly popular method to enhance native therapeutic ...

microfluidic-buffer-exchange-for-interference-free-micronanoparticle

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.0K Görüntüleme.  Nanyang Technological University.  Bu protokol, bağlanmamış partiküllerin randımanlı bir şekilde azalması olan mikro / nanopartikül mühendislik hücrelerinin saflaştırılması için bir atalet Mikroakiskan tabanlı tampon değişimi stratejisi kullanımını tarif eder. 

Video: Microfluidic Buffer Exchange for Interference-free Micro/Nanoparticle Cell Engineering

A Microfluidic-based Hydrodynamic Trap for Single Particles

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science. Methods for particle trapping based on optical, magnetic, electrokinetic, and acoustic techniques have led to major advancements in physics and biology ranging from the molecular to cellular level. In this article, we introduce a new microfluidic-based technique for particle trapping and manipulation based solely on hydrodynamic fluid flow. Using this method, we demonstrate trapping of micro- and nano-scale particles in aqueous solutions for long time scales. The hydrodynamic trap consists of an integrated microfluidic device with a cross-slot channel geometry where two opposing laminar streams converge, thereby generating a planar extensional flow with a fluid stagnation point (zero-velocity point). In this device, particles are confined at the trap center by active control of the flow field to maintain particle position at the fluid stagnation point. In this manner, particles are effectively trapped in free solution using a feedback control algorithm implemented with a custom-built LabVIEW code. The control algorithm consists of image acquisition for a particle in the microfluidic device, followed by particle tracking, determination of particle centroid position, and active adjustment of fluid flow by regulating the pressure applied to an on-chip pneumatic valve using a pressure regulator. In this way, the on-chip dynamic metering valve functions to regulate the relative flow rates in the outlet channels, thereby enabling fine-scale control of stagnation point position and particle trapping. The microfluidic-based hydrodynamic trap exhibits several advantages as a method for particle trapping. Hydrodynamic trapping is possible for any arbitrary particle without specific requirements on the physical or chemical properties of the trapped object. In addition, hydrodynamic trapping enables confinement of a "single" target object in concentrated or crowded particle suspensions, which is difficult using alternative force field-based trapping methods. The hydrodynamic trap is user-friendly, straightforward to implement and may be added to existing microfluidic devices to facilitate trapping and long-time analysis of particles. Overall, the hydrodynamic trap is a new platform for confinement, micromanipulation, and observation of particles without surface immobilization and eliminates the need for potentially perturbative optical, magnetic, and electric fields in the free-solution trapping of small particles.

In this article, we present a microfluidic-based method for particle confinement based on hydrodynamic flow. We demonstrate stable particle trapping at a fluid stagnation point using a feedback control mechanism, thereby enabling confinement and micromanipulation of arbitrary particles in an integrated microdevice.

Tek Parçacıklar için mikroakışkan tabanlı Hidrodinamik Tuzak

The ability to confine and manipulate single particles in free solution is a key enabling technology for fundamental and applied science.  Methods for ...

Biyomühendislik

Separating Beads and Cells in Multi-channel Microfluidic Devices Using Dielectrophoresis and Laminar Flow

Microfluidic devices have advanced cell studies by providing a dynamic fluidic environment on the scale of the cell for studying, manipulating, sorting and counting cells. However, manipulating the cell within the fluidic domain remains a challenge and requires complicated fabrication protocols for forming valves and electrodes, or demands specialty equipment like optical tweezers. Here, we demonstrate that conventional printed circuit boards (PCB) can be used for the non-contact manipulation of cells by employing dielectrophoresis (DEP) for bead and cell manipulation in laminar flow fields for bioactuation, and for cell and bead separation in multichannel microfluidic devices. First, we present the protocol for assembling the DEP electrodes and microfluidic devices, and preparing the cells for DEP. Then, we characterize the DEP operation with polystyrene beads. Lastly, we show representative results of bead and cell separation in a multichannel microfluidic device. In summary, DEP is an effective method for manipulating particles (beads or cells) within microfluidic devices.

Dielectrophoresis (DEP) is an effective method to manipulate cells. Printed circuit boards (PCB) can provide inexpensive, reusable and effective electrodes for contact-free cell manipulation within microfluidic devices. By combining PDMS-based microfluidic channels with coverslips on PCBs, we demonstrate bead and cell manipulation and separation within multichannel microfluidic devices.

Çok kanallı mikroakışkan Cihazlar ayırmak Boncuk ve Hücreler Dielectrophoresis ve Laminar Flow

Microfluidic devices have advanced cell studies by providing a dynamic fluidic environment on the scale of the cell for studying, manipulating, sorting ...

Creating Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions in PDMS Microfluidic Chip via Self-Assembly Process of Colloidal Particles

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its transparency. Due to the softness of the PDMS material, however, it is challenging to use PDMS for building nanochannels. The channels tend to collapse easily during plasma bonding. In this paper, we present an evaporation-driven self-assembly method of silica colloidal nanoparticles to create nanofluidic junctions with sub-50 nm pores between two microchannels. The pore size as well as the surface charge of the nanofluidic junction is tunable simply by changing the colloidal silica bead size and surface functionalization outside of the assembled microfluidic device in a vial before the self-assembly process. Using the self-assembly of nanoparticles with a bead size of 300 nm, 500 nm, and 900 nm, it was possible to fabricate a porous membrane with a pore size of ~45 nm, ~75 nm and ~135 nm, respectively. Under electrical potential, this nanoporous membrane initiated ion concentration polarization (ICP) acting as a cation-selective membrane to concentrate DNA by ~1,700 times within 15 min. This non-lithographic nanofabrication process opens up a new opportunity to build a tunable nanofluidic junction for the study of nanoscale transport processes of ions and molecules inside a PDMS microfluidic chip.

We propose a simple self-assembly technique of silica colloidal nanoparticles to create a nanofluidic junction between two microchannels in polydimethylsiloxane (PDMS). Using this technique, a nanoporous bead membrane with a pore size down to ~45 nm was built inside a microchannel and applied to electrokinetic preconcentration of DNA samples.

Kolloidal Parçacıkların Öz-Montaj Süreci yoluyla PDMS mikroakışkan Chip Sub-50 Nm Nanofluidic Junctions oluşturma

Polydimethylsiloxane (PDMS) is the prevailing building material to make microfluidic devices due to its ease of molding and bonding as well as its ...

Mühendislik

A Microfluidic Chip for the Versatile Chemical Analysis of Single Cells

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this purpose, the cells are passively trapped in the middle of a microchamber. Upon activation of the control layer, the cell is isolated from the surrounding volume in a small chamber. The surrounding volume can then be exchanged without affecting the isolated cell. However, upon short opening and closing of the chamber, the solution in the chamber can be replaced within a few hundred milliseconds. Due to the reversibility of the chambers, the cells can be exposed to different solutions sequentially in a highly controllable fashion, e.g. for incubation, washing, and finally, cell lysis. The tightly sealed microchambers enable the retention of the lysate, minimize and control the dilution after cell lysis. Since lysis and analysis occur at the same location, high sensitivity is retained because no further dilution or loss of the analytes occurs during transport. The microchamber design therefore enables the reliable and reproducible analysis of very small copy numbers of intracellular molecules (attomoles, zeptomoles) released from individual cells. Furthermore, many microchambers can be arranged in an array format, allowing the analysis of many cells at once, given that suitable optical instruments are used for monitoring. We have already used the platform for proof-of-concept studies to analyze intracellular proteins, enzymes, cofactors and second messengers in either relative or absolute quantifiable manner.

In this article we present a microfluidic chip for single cell analysis. It allows the quantification of intracellular proteins, enzymes, cofactors, and second messengers by means of fluorescent assays or immunoassays.&#160;

Tek Hücrelerinin yönlü Kimyasal Analiz için mikroakışkan Chip

We present a microfluidic device that enables the quantitative determination of intracellular biomolecules in multiple single cells in parallel. For this ...

A Modular Microfluidic Technology for Systematic Studies of Colloidal Semiconductor Nanocrystals

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light emitting diodes (LEDs) and photovoltaics (PVs). Among this material group, inorganic/organic perovskites have demonstrated significant improvement and potential towards high-efficiency, low-cost PV fabrication due to their high charge carrier mobilities and lifetimes. Despite the opportunities for perovskite QDs in large-scale PV and LED applications, the lack of fundamental and comprehensive understanding of their growth pathways has inhibited their adaptation within continuous nanomanufacturing strategies. Traditional flask-based screening approaches are generally expensive, labor-intensive, and imprecise for effectively characterizing the broad parameter space and synthesis variety relevant to colloidal QD reactions. In this work, a fully autonomous microfluidic platform is developed to systematically study the large parameter space associated with the colloidal synthesis of nanocrystals in a continuous flow format. Through the application of a novel translating three-port flow cell and modular reactor extension units, the system may rapidly collect fluorescence and absorption spectra across reactor lengths ranging 3 - 196 cm. The adjustable reactor length not only decouples the residence time from the velocity-dependent mass transfer, it also substantially improves the sampling rates and chemical consumption due to the characterization of 40 unique spectra within a single equilibrated system. Sample rates may reach up to 30,000 unique spectra per day, and the conditions cover 4 orders of magnitude in residence times ranging 100 ms - 17 min. Further applications of this system would substantially improve the rate and precision of the material discovery and screening in future studies. Detailed within this report are the system materials and assembly protocols with a general description of the automated sampling software and offline data processing.

Detailed herein are the operation and assembly protocols of a modular microfluidic screening platform for the systematic characterization of colloidal semiconductor nanocrystal syntheses. Through fully adjustable system arrangements, highly efficient spectra collection may be carried out across 4 orders of magnitude reaction time scales within a mass transfer-controlled sampling space.

Kolloidal yarı iletken Nanocrystals sistematik çalışmalar için modüler bir mikrosıvısal teknolojisi

Colloidal semiconductor nanocrystals, known as quantum dots (QDs), are a rapidly growing class of materials in commercial electronics, such as light ...

A Microfluidic Platform for Precision Small-volume Sample Processing and Its Use to Size Separate Biological Particles with an Acoustic Microdevice

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. However, to achieve robust sample manipulation it is necessary to address device integration with the macroscale environment. To realize repeatable, sensitive particle separation with microfluidic devices, this protocol presents a complete automated and integrated microfluidic platform that enables precise processing of 0.15&#8211;1.5 ml samples using microfluidic devices. Important aspects of this system include modular device layout and robust fixtures resulting in reliable and flexible world to chip connections, and fully-automated fluid handling which accomplishes closed-loop sample collection, system cleaning and priming steps to ensure repeatable operation. Different microfluidic devices can be used interchangeably with this architecture. Here we incorporate an acoustofluidic device, detail its characterization, performance optimization, and demonstrate its use for size-separation of biological samples. By using real-time feedback during separation experiments, sample collection is optimized to conserve and concentrate sample. Although requiring the integration of multiple pieces of equipment, advantages of this architecture include the ability to process unknown samples with no additional system optimization, ease of device replacement, and precise, robust sample processing.

This protocol describes a system architecture for performing automated small volume (0.15&#8211;1.5 ml) particle separations using a microfluidic device, and discusses methods to optimize acoustofluidic device performance and operation.

Bir mikroakışkan Hassas Küçük hacimli Numune İşleme Platformu ve Akustik mikrocihazda Ayrı Biyolojik Parçacıklar Boyutu Kullanımı

A major advantage of microfluidic devices is the ability to manipulate small sample volumes, thus reducing reagent waste and preserving precious sample. ...

A Microfluidic Platform for High-throughput Single-cell Isolation and Culture

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet high-throughput, method to perform single-cell culture experiments. Here, we report a microfluidic chip-based strategy for high-efficiency single-cell isolation (~77%) and demonstrate its capability of performing long-term single-cell culture (up to 7 d) and cellular heterogeneity analysis using clonogenic assay. These applications were demonstrated with KT98 mouse neural stem cells, and A549 and MDA-MB-435 human cancer cells. High single-cell isolation efficiency and long-term culture capability are achieved by using different sizes of microwells on the top and bottom of the microfluidic channel. The small microwell array is designed for precisely isolating single-cells, and the large microwell array is used for single-cell clonal culture in the microfluidic chip. This microfluidic platform constitutes an attractive approach for single-cell culture applications, due to its flexibility of adjustable cell culture spaces for different culture strategies, without decreasing isolation efficiency.

Here, we present a protocol for isolating and culturing single cells with a microfluidic platform, which utilizes a new microwell design concept to allow for high-efficiency single cell isolation and long-term clonal culture.

Yüksek verim Tek hücreli İzolasyonu ve Kültür mikroakışkan Platformu

Studying the heterogeneity of single cells is crucial for many biological questions, but is technically difficult. Thus, there is a need for a simple, yet ...

Pneumatically Driven Microfluidic Platform for Micro-Particle Concentration

The present article introduces a method for fabricating and operating a pneumatic valve to control particle concentration using a microfluidic platform. This platform has a three-dimensional (3D) network with curved fluid channels and three pneumatic valves, which create networks, channels, and spaces through duplex replication with polydimethylsiloxane (PDMS). The device operates based on the transient response of a fluid flow rate controlled by a pneumatic valve in the following order: (1) sample loading, (2) sample blocking, (3) sample concentration, and (4) sample release. The particles are blocked by thin diaphragm layer deformation of the sieve valve (Vs) plate and accumulate in the curved microfluidic channel. The working fluid is discharged by the actuation of two on/off valves. As a result of the operation, all particles of various magnifications were successfully intercepted and disengaged. When this technology is applied, the operating pressure, the time required for concentration, and the concentration rate may vary depending on the device dimensions and particle size magnification.

The present protocol describes a pneumatic microfluidic platform that can be used for efficient microparticle concentration.

Mikro Partikül Konsantrasyonu için Pnömatik Tahrikli Mikroakışkan Platform

The present article introduces a method for fabricating and operating a pneumatic valve to control particle concentration using a microfluidic platform. ...

Merging Ion Concentration Polarization between Juxtaposed Ion Exchange Membranes to Block the Propagation of the Polarization Zone

The ion concentration polarization (ICP) phenomenon is one of the most prevailing methods to preconcentrate low-abundance biological samples. The ICP induces a noninvasive region for charged biomolecules (i.e., the ion depletion zone), and targets can be preconcentrated on this region boundary. Despite the high preconcentration performances with ICP, it is difficult to find the operating conditions of non-propagating ion depletion zones. To overcome this narrow operating window, we recently developed a new platform for spatiotemporally fixed preconcentration. Unlike preceding methods that only use ion depletion, this platform also uses the opposite polarity of the ICP (i.e., ion enrichment) to stop the propagation of the ion depletion zone. By confronting the enrichment zone with the depletion zone, the two zones merge together and stop. In this paper, we describe a detailed experimental protocol to build this spatiotemporally defined ICP platform and characterize the preconcentration dynamics of the new platform by comparing them with those of the conventional device. Qualitative ion concentration profiles and current-time responses successfully capture the different dynamics between the merged ICP and the stand-alone ICP. In contrast to the conventional one that can fix the preconcentration location at only ~5 V, the new platform can produce a target-condensed plug at a specific location in the broad ranges of operating conditions: voltage (0.5-100 V), ionic strength (1-100 mM), and pH (3.7-10.3).

The protocol for a novel ion concentration polarization (ICP) platform that can stop the propagation of the ICP zone, regardless of the operating conditions is described. This unique ability of the platform lies in the use of merging ion depletion and enrichment, which are two polarities of the ICP phenomenon.

Yan yana İyon Değişimi Membranlar arasında İyon Konsantrasyon Polarizasyon birleştirme Polarizasyon Bölgesi İlerlemesinin yasakla

The ion concentration polarization (ICP) phenomenon is one of the most prevailing methods to preconcentrate low-abundance biological samples. The ICP ...

Computer Numerical Control Micromilling of a Microfluidic Acrylic Device with a Staggered Restriction for Magnetic Nanoparticle-Based Immunoassays

Microfluidic systems have greatly improved immunoassay techniques. However, many microfabrication techniques require specialized, expensive, or complicated equipment, making fabrication costly and incompatible with mass production, which is one of the most important preconditions for point-of-care tests (POCT) to be adopted in low-resource settings. This work describes the fabrication process of an acrylic (polymethylmethacrylate, PMMA) device for nanoparticle-conjugated enzymatic immunoassay testing using the computer numerical control (CNC) micromilling technique. The functioning of the microfluidic device is shown by performing an immunoassay to detect a commercial antibody using lysozyme as a model antigen conjugated to 100 nm magnetic nanoparticles. This device integrates a physical staggered restriction of only 5 &#181;m in height, used to capture magnetic microparticles that make up a magnetic trap by placing an external magnet. In this way, the magnetic force on the immunosupport of conjugated nanoparticles is enough to capture them and resist flow drag. This microfluidic device is particularly suitable for low-cost mass production without the loss of precision for immunoassay performance.

Microfluidics is a powerful tool for the development of diagnostic tests. However, expensive equipment and materials, as well as laborious fabrication and handling techniques, are often required. Here, we detail the fabrication protocol of an acrylic microfluidic device for magnetic micro- and nanoparticle-based immunoassays in a low-cost and simple-to-use setting.