Microfluidic multipoles theory and applications

Microfluidic multipoles theory and applications

Veröffentlicht am 25.09.2019 , Schlagwörter: Labor Setup, Publikation

In ihrer letzten Veröffentlichung hat ein Team aus dem Labor von Thomas Gervais an der École Polytechnique de Montréal die Grundlagen für "microfluidic multipoles" gelegt, eine neue Art von mikrofluidischen Open-Space-Systemen. Die experimentelle Demonstration der dargestellten Prinzipien erforderte den Einsatz von bis zu 12 Niederdruck-Spritzenpumpen neMESYS 290N. Die von den Pumpen angetriebenen mikrofluidischen Multipole wurden weiterhin zur Automatisierung eines Immunfluoreszenztests auf einer Antikörperanordnung verwendet.

Labor Setup

Zum Einsatz kamen speziell entwickelte und 3D-bedruckte Probenköpfe, die in unmittelbarer Nähe der zu bearbeitenden Oberfläche positioniert wurden. Durch gleichzeitige Injektion und Aspiration von Flüssigkeiten aus den zahlreichen Öffnungen konnten periodische Muster von eingegrenzten Reagenzien an der Oberfläche gebildet werden. Die Strömung unter diesen Geräten könnte durch eine direkte Analogie zur elektromagnetischen Theorie (sogenannte Multipole) modelliert werden. In dieser Analogie erzeugen die neMESYS Spritzenpumpen einen Durchfluss, der analog zu einer konstanten Ladung in einem elektrostatischen Feld ist. Die erzeugten Strömungslinien sind wiederum mathematisch analog zur elektrischen Feldverteilung um Ladungen und können einfach modelliert werden. Durch den Einsatz der Fluoreszenzfarbstoffe konnten die Muster weiter visualisiert und fluoreszenzmikroskopisch analysiert werden.

Mit ihrer diesjährigen Veröffentlichung in Nature Communications stellen Goyette, Boulais, et al. neue Werkzeuge zur Verfügung, um Oberflächenbehandlungen und biologische Assays zu entwerfen und durchzuführen, um die Entwicklung der Mikrofluidik im offenen Raum voranzutreiben. Der Aufbau für die Untersuchung von Multipolen konnte mit einem modularen und hochpräzisen Dosiersystem von CETONI realisiert werden. Um kontinuierliche Multipole mit Submillimetergenauigkeit bei minimalem Reagenzienverbrauch zu erzeugen, ist ein extrem gleichmäßiger und pulsationsfreier Fluidstrom erforderlich. Die neMESYS Präzisionsspritzenpumpen eignen sich hervorragend für die präzise Dosierung kleinster Flüssigkeitsmengen.

Microfluidic multipoles

Die PID-geregelte Antriebseinheit der Spritzenpumpe sorgt für einen äußerst gleichmäßigen Antrieb des Spritzenkolbens, verhindert Stick-Slip-Effekte und garantiert so die hohe Genauigkeit und pulsationsfreie Strömung des erzeugten Fluids, die Voraussetzung für diese Anwendung war. Durch die Modularität kann der Aufbau auch jederzeit erweitert werden.

Labor Setup

Verwendete CETONI-Geräte

Literatur

Goyette P.-A., Boulais E., Normandeau F., Laberge G., Juncker D., Gervais T. Microfluidic multipoles theory and applications. Nature Communications. 2019, (10), 1781. DOI: 10.1038/s41467-019-09740-7