Microfluidic 프로브 : 운영 및 현지화된 표면 처리에 사용

본 절차에서는 미세유체 프로브(microfluidic probe, MFP)의 조립 및 사용 방법을 설명합니다. MFP의 미세유체 구성 요소로는 기밀 시린지, 유리 모세관, Upchurch 사의 마이크로 타이트 커넥터 및 MFP 헤드가 사용됩니다. 본 영상에서는 조립 및 정렬의 핵심 단계를 제시합니다.

조립이 완료된 MFP는 표면 패턴 형성 및 공정을 위해 매우 다양한 기판과 시약과 함께 사용할 수 있습니다. 안녕하세요, 저는 캐나다 몬트리올 맥길 대학교 의공학과 David Yaker 교수 연구실의 박사후 연구원 Cecil Perot입니다.

안녕하세요, 저는 Mohammad Kasime입니다. 저는 맥길 대학교 생의학 공학과의 David Y 교수님 연구실에서 박사 과정을 밟고 있습니다. 안녕하세요, 저는 David Yoker입니다.

저는 의공학과 조교수로, 오늘 마이크로플루이딕 프로브 시연에 오신 여러분을 환영합니다. 오늘은 마이크로플루이딕 프로브의 작동 및 사용 절차를 보여드리겠습니다. 저희 실험실에서는 이 절차를 표면 처리 및 패턴 형성에 사용하고 있습니다.

그럼 프로토콜을 시작하겠습니다. 기포가 생기지 않도록 가스 밀폐형 유리 주사기에 시약을 채우기 위해 플라스틱 주사기와 바늘을 사용합니다. 일반적으로 주입용으로는 1~10 µL 주사기를 사용하며, 흡입용으로는 이보다 5~10배 더 큰 용량의 주사기를 사용합니다.

다음으로, 데드 볼륨이 낮은 나노 타이트 피팅을 사용하여 시린지를 모세관 튜브에 연결합니다. 그런 다음 모세관을 채우고 현미경으로 기포가 있는지 확인합니다. 모세관 연결 시 기포가 갇히는 것을 방지하기 위해 MFP 칩을 버퍼 용액으로 미리 채웁니다.

마지막으로, 모세관을 미세 가공된 프로브 헤드의 PDMS 연결 부품에 삽입합니다. 이제 MFP 조립이 완료되었으므로 설정을 시작할 준비가 되었습니다. 기질을 자체 제작한 홀더에 삽입합니다.

현미경 스테이지에 고정되어 있습니다. MFP와 기판 사이의 간격은 표면 패턴 형성 공정에서 매우 중요합니다. 마이크로미터 나사로 구성된 3점 지지대를 사용하여 수평 정렬을 마이크로미터 정밀도로 조정합니다.

기판이 MFP 아래에서 스캔되어 처리되기 때문에 이 과정이 필요합니다. MFP 설정을 시작하려면, 프로브 헤드를 프로브 홀더에 고정하고 도립 현미경 상단의 프로브 스테이션에 장착합니다. 그 다음 시린지를 고정밀 시린지 펌프에 배치합니다.

다음으로, 한 쌍의 고니오미터를 사용하여 뉴턴 링(Newton's rings), 즉 간섭 무늬를 관찰함으로써 MFP 메자의 기판 정렬을 조정합니다. 뉴턴 링은 MFP가 기판에 접촉할 때 나타나며, 접촉 지점과 링의 빈도는 기울어짐의 지표가 됩니다. MFP가 표면과 정렬되면, 단일 간섭 링이 전체 표면에 걸쳐 확장됩니다.

이 측정은 MFP와 기판 사이의 간격을 보정하는 역할도 합니다. MFP 설정이 완료되었으므로, 이제 MFP 작동 단계로 넘어갈 준비가 되었습니다. MFP 작동 중 분주는 lab view 소프트웨어를 통해 제어됩니다.

장치 작동은 육안과 CCD 카메라를 통해 시각화합니다. 본격적인 흡입을 시작하기 전에, 흡입 시린지가 올바르게 정렬되었는지와 기포가 없는지 확인하기 위해 액체를 일부 주입합니다. 그 다음 MFP를 버퍼에 담급니다.

이제 비드의 흐름 가둠 상태를 모니터링하면서 액체 주입을 시작할 수 있습니다. 주입 흡입 비율은 시약과 주변 완충액의 확산도 및 원하는 기하학적 흐름 패턴에 따라 1:3에서 1:10까지 다양합니다. 마지막으로, 이제 이 프로브를 다양한 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

여기에 표시된 표면 패턴은 strep divide 상에 fluorescein으로 표지된 biotin이 도포된 ENC 코팅 하이드로젤 유리 슬라이드를 사용하여 MFP로 구현되었습니다. 주입 유량은 1 nl/s였으며, 흡입 유량은 각각 10 µL 및 50 µL 시린지를 사용하여 10 nl/s였습니다. 표면과 프로브 사이의 간격은 5 µm였습니다.

MFP는 세포 및 조직의 국소 염색 및 처리에도 사용할 수 있습니다. 유량 제한을 통해 시약의 확산을 방지함으로써 세포의 정밀한 화학적 염색이 가능합니다. 여기에서 보여주는 것처럼, 섬유아세포 단일층을 100 micrograms per milliliter의 dai로 염색하였습니다.

지금까지 미세유체 프로브의 작동 방법을 살펴보았습니다. 이 절차를 수행할 때는 시스템 내에 기포가 생기지 않도록 주의해야 하며, 미세유체 프로브 표면이 기판과 평행한지 반드시 확인해야 합니다. 이것으로 모든 설명을 마칩니다.

시청해 주셔서 감사드리며, 실험에 좋은 결과가 있기를 바랍니다.