Minyatür Otomatik Fotoforetik Tuzak Makinelerinin İmalatı ve Test Edilmesi
23 Kasım 2021
Bu çalışma, minyatür otomatik fotoforetik tuzak kulelerinin imalatını tanımlamakta ve karakterize etmektedir.
Bu protokol hemen hemen herkesin araştırma sürecine katılmasına izin verir. Bu yöntem, en yeni araştırmaları daha önce yapılmamış bir şekilde demokratikleştirir. Fotoforetik yakalama test donanımı ucuzdur ve fotoforetik yakalama için kullanılan diğer birçok makinenin aksine kolayca üretilebilir.
Talimatlar, herkesin bu teknolojiye dahil olabilmesi için yazılmıştır. Protokolümüz, test donanımlarımızın oluşturulmasına odaklanmıştır. Optik veya imalat araçları hakkında daha önce edinilen bazı bilgiler yardımcı olabilir, ancak gerekli değildir.
Ahşap teçhizatların kurulumuna, taban parçasını Y amblemi yukarı bakacak şekilde aşağıya yerleştirerek başlayın, ardından ilk lazer tutucu bir ucunda ve ilk test tüpü tutucusu diğer ucunda yerine kaydırılırken iki uzun yan parçayı tabanın her iki tarafında tutun. Kamera tutucusuna iki elektromıknatıs tutucu takın ve mıknatıs tutucuların her iki tarafta bir santimetre ile ayrılmasını sağlayın, ardından mıknatıs tutucuları ve kamera tutucuyu bir santimetrede aralıklı ilk test tüpü tutucusunun yanına bir ünite olarak yerleştirin. Ardından, ikinci test tüpü tutucusunu elektromıknatıs tutuculardan sonra yerleştirin, böylece ikinci test tüpü tutucu ile ikinci elektromıknatıs tutucu arasında bir santimetre boşluk kalır.
İsteğe bağlı ışık kalkanı veya engelleyici kullanıyorsanız, ışık kalkanını kamera tutucusundan karşı tarafa kaydırın. İkinci lazer tutucuyu, lazerin uzunluğuna bağlı olarak istenen mesafede yerine kaydırın. Tuzak sisteminin diğer elemanlarını hizalamak için tüm tutucuların altına bir optik ray yerleştirilebilir.
Yerleştirme, lensin lazer ve test tüpü ile hizalanmasına yardımcı olacaktır. Ardından elektromıknatısı elektromıknatıs tutucularına yerleştirin. Bir voltaj regülatörü, bir breadboard ve birkaç tel kullanarak elektromıknatıs kontrol devresini oluşturun.
Bunu yapmak için, voltaj regülatörünü breadboard'a yerleştirin, böylece her pim farklı bir sırada olur ve voltaj regülatörünün giriş pimini mikrodenetleyici kartındaki beş voltluk güç pimlerinden birine bağlayın. Voltaj regülatörünün ayarlanmış pimini mikrodenetleyici kartı üzerindeki genel amaçlı giriş ve çıkışa veya GPIO23'e bağlayın. Ardından, elektromıknatısın giriş telini voltaj regülatörünün çıkış pimine ve elektromıknatısın çıkış telini mikrodenetleyicideki bir topraklama pimine bağlayın.
Test hazırlıkları için, lensi sıcak tutkal yardımıyla lens tutucunun içine yerleştirin. İşiniz bittiğinde, lens tutucuyu optik raya ve lazeri lazer tutucuya yerleştirin. Ardından, lazerin odak noktasını bulmak için lensi ve lazeri kullanın ve odak noktası elektromıknatıs üzerinde ortalanana kadar lens tutucuyu optik ray boyunca kaydırın.
Ahşap tabandaki odak noktasını bir kalemle işaretleyin. Tuzak bölgesini hazırlamak için, lazerin düzgün bir şekilde kapatıldığından emin olun, ardından elektromıknatısla aynı polariteye sahip küçük bir düğme mıknatısını platformun düz yüzeyine yapıştırmak için sıcak bir tutkal tabancası kullanın, böylece elektromıknatıs platformu itecektir. Platformu erimeye karşı korumak için 3D baskılı konsol benzeri bir platformu siyah alüminyum folyo ile kaplayın.
Kaplamadan sonra, seçilen parçacık tipini test için platformun eğimli tarafına yerleştirin, ardından konsol kollarını mıknatıs tarafı dışarı bakacak şekilde dairesel tutucuya yerleştirin ve test tüpünü aynı dairesel tutucuya yerleştirin. Doğru yapıldığında, mıknatıs neredeyse cama dokunacaktır. Platformu elektromıknatıs üzerinde ortalamak için test tüpünü tüp tutucunun üzerine yerleştirin.
Konsol, elektromıknatıs tarafından itilen yukarı doğru bir konumda görünmelidir. Platformun üstündeki veya etrafındaki tuzakları yakalamak ve gözlemlemek için kamerayı kamera tutucusuna yerleştirerek kurulumu tamamlayın. Tüm konumlandırmaları iki kez kontrol ettikten sonra, gelişmekte olan ortamda Başlat'a basarak teste başlayın veya dosyayı terminalden normal şekilde başlatın.
Alternatif kod seçeneğini kullanıyorsanız, testi uygun dizinden terminal komutuyla başlatın. Terminalden çalışırken, komut test sayısını ve testin odaklandığı parametreyi içermelidir. En iyi yakalama oranına sahip parçacığı bulmak için 10 farklı parçacıktan oluşan bir test yapıldı.
Elmas nanopartiküllerin ve yazıcı tonerinin en iyi iki parçacık türü olduğu bulundu. Bir kamera algılama sistemi ile ikinci bir parçacık tipi testi yapıldı ve orijinal 10 parçacığın en iyi dördü test edildi. Elmas nanopartikülleri hala en iyisiydi, ancak öncekinden biraz daha düşük bir yakalama oranına sahipti.
Farklı lazer güç seviyeleri için yakalama oranı, lazer güç testi sırasında ölçüldü. Yüksek optik güç çıkışının daha yüksek bir yakalama oranına karşılık geldiği gözlendi. Tam güçte lazer, bu test için kaydedilen en yüksek yakalama oranına sahipti.
Protokol boyunca hatırlanması gereken en önemli şey güvenlik, özellikle lazer güvenliğidir. Uygun lazer güvenliği kurallarına uyulmalıdır. Bu yordam, küçük değişkenleri değiştirmeyi kolaylaştırır.
Lazer gücünü ve parçacık tipini test ettik, ancak lens tipi gibi diğer değişkenler kolayca değiştirilebilir. Araştırmacılar, tekniğin kendi versiyonlarını akademik ve eğitim amaçlı olarak uygulayabilirler. İnsanların hızlı ve anlamlı araştırmalar yapmalarını sağlar.
Genel Bakış
Bu çalışma, minyatür otomatik fotoforetik tuzaklama düzeneklerinin üretimini tanımlamakta ve karakterize etmektedir. Bu protokol, fotoforetik tuzaklama için düşük maliyetli ve kolayca üretilebilir bir yöntem sunarak ileri düzey araştırmalara erişimi demokratikleştirmektedir.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Biyofizik
- Optik
Arka Plan
- Fotoforetik tuzaklama, parçacıkları ışık kullanarak manipüle etmek için kullanılan bir tekniktir.
- Geleneksel tuzaklama düzenekleri karmaşık ve pahalı olabilir.
- Bu çalışma, bu tür düzeneklerin kurulum sürecini basitleştirmeyi amaçlamaktadır.
- Optik veya fabrikasyon araçları hakkındaki ön bilgiler faydalıdır ancak zorunlu değildir.
Çalışmanın Amacı
- Fotoforetik tuzaklama düzenekleri kurmak için kullanıcı dostu bir protokol oluşturmak.
- Fotoforetik araştırmalara daha geniş katılım sağlamak.
- Farklı partikül türlerinin tuzaklama verimliliğini değerlendirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Tuzak düzeneğinin kurulumu için adım adım talimatlar.
- İnşa için temel malzeme ve araçların kullanımı.
- Tuzaklama verimliliği için çeşitli partikül türlerinin test edilmesi.
- Farklı lazer güç seviyelerinde tuzaklama hızlarının ölçümü.
Ana Sonuçlar
- Elmas nanopartiküller ve yazıcı toneri en iyi yakalama oranlarını göstermiştir.
- Daha yüksek lazer güç çıkışı, artan yakalama oranları ile korelasyon göstermiştir.
- Protokol, farklı değişkenleri test etmek için kolay modifikasyonlara olanak tanımaktadır.
Sonuçlar
- Geliştirilen protokol, hızlı ve anlamlı araştırmaları kolaylaştırmaktadır.
- Prosedür boyunca güvenlik, özellikle de lazer güvenliği vurgulanmıştır.
- Bu yöntem, akademik ve eğitim amaçları için uyarlanabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önem
Otomatik fotoforetik tuzaklama düzenekleri, partikül manipülasyon parametrelerinin hızlı ve tekrarlanabilir şekilde test edilmesine olanak tanıyarak biyofarma Ar-Ge çalışmalarındaki erken evre teknoloji değerlendirmelerini destekler. Platformun erişilebilirliği ve modülerliği, optik manipülasyon iş akışları için hipotez odaklı deneyleri ve ölçeklenebilir analiz gelişimini kolaylaştırır. Bu demokratikleştirilmiş yaklaşım, gelişmiş tarama ve analitik uygulamalarla ilgili optik tuzaklama sistemlerinin validasyonunu hızlandırır.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Mekanistik risk azaltma amacıyla parçacık hapsetme parametrelerinin sistematik olarak sorgulanmasına olanak tanır.
- Kontrollü değişken testleri aracılığıyla optik manipülasyon hedeflerinin fonksiyonel doğrulamasını destekler.
- Yeni optik hapsetme modaliteleri için hızlı prototipleme ve hipotez testini kolaylaştırır.
Tarama ve Assay Geliştirme
- Parçacık tipi, tuzak tipi ve sayısal açıklığın değerlendirilmesi için standartlaştırılmış bir platform sağlar.
- Otomatik veri yakalama ve analizi ile yüksek kapasiteli, kantitatif çıktılar sunar.
- Ardışık bileşik veya parçacık tarama iş akışları için tekrarlanabilir analiz koşulları sağlar.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Translasyonel süreklilik için tuzaklama parametrelerinin model sistem gereksinimlerine uyarlanmasına olanak tanır.
- Uygulanabilir olduğunda, optik manipülasyon tekniklerinin hastalıkla ilişkili partikül sistemleriyle hizalanmasını destekler.
- Optik tuzaklama teknolojilerinin preklinik doğrulamaya yönelik riskten arındırılmış ilerlemesini kolaylaştırır.
İşlem Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu otomatik düzenek, keşiften taramaya kadar olan sürece entegre olarak, daha geniş kapsamlı preklinik uygulamalardan önce optik tuzaklama parametrelerinin yinelemeli optimizasyonuna olanak tanır.
- Keşif Biyolojisi: Optik manipülasyon stratejileri için hipotez testini ve yolak netleştirilmesini destekler.
- Tarama: Karşılaştırmalı analiz için analize hazır, tekrarlanabilir ve kantitatif çıktılar sağlar.
- Analitik: Güçlü veri yorumlama için makine görmesi destekli ölçümler ve istatistiksel okumalar sunar.
- Translasyonel Araştırma: Gelişen preklinik modellerle uyum sağlamak için parametre esnekliği sunar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Modüler tasarım, araştırma ekipleri ve projeler arasında geniş çaplı benimsenmeye ve adaptasyona olanak tanır.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Optik tuzaklama iş akışlarında öngörüsel güveni artırır ve mekanistik belirsizliği azaltır.
- Operasyonel Değer: Fabrikasyonu ve testi standartlaştırarak tekrarlanabilirliği ve ölçeklenebilirliği sağlar.
- Stratejik Değer: Devam/tamam kararlarını hızlandırır ve teknoloji geliştirme için kaynak tahsisini optimize eder.
- Portföy Etkisi: Ar-Ge süreçleri dahilindeki optik manipülasyon platformlarının risk ayarlı önceliklendirmesini destekler.
Uygulama Hususları
- Montaj ve çalışma için temel bilimsel ve üretim uzmanlığı gerektirir.
- Lazer kesicilere, 3D yazıcılara ve standart laboratuvar elektroniğine erişim gereklidir.
- Lazer güvenliği ve ekipler arası standardizasyon protokollerine uyum gerektirir.
- Test parametrelerinin ve model sistemlerin minimum modifikasyonla uyarlanmasına izin verir.
- Biyolojik uygulamalar için ayrıca doğrulanmadıkça, biyolojik olmayan parçacık yakalama ile sınırlıdır.
