Digitale Mikrosteuerung

Digitale Mikrofluidisierung, auch als Chip-Labortechnologie bezeichnet, hat zahlreiche Vorteile im Bereich der Life-Science-Forschung. Dies beinhaltet das hohe Potenzial für die Portabilität und eine deutliche Reduzierung des (seltenen oder teuren) Reagenzien- oder Probenverbrauchs. Andere bemerkenswerte Vorteile sind die hohe Durchflusskapazität des Systems und der geringe Umfang, der keinen übermäßigen Stromverbrauch erfordert.

Digitale Mikrofluidisierung, auch als Chip-Labortechnologie bezeichnet, hat zahlreiche Vorteile im Bereich der Life-Science-Forschung. Dies beinhaltet das hohe Potenzial für die Portabilität und eine deutliche Reduzierung des (seltenen oder teuren) Reagenzien- oder Probenverbrauchs. Andere bemerkenswerte Vorteile sind die hohe Durchflusskapazität des Systems und der geringe Umfang, der keinen übermäßigen Stromverbrauch erfordert. Genau wie folgt:

Vorteile der digitalen Mikrosteuerung:

Reduzierung des Reagenzien- und Probenverbrauchs

Die Mikrofluidkontrolltechnologie kann die Kontrolle des Tröpfenvolumens auf Mikroliter- oder sogar Nanoliter-Ebene erreichen, diese Methode der Kontrolle von diskreten Tröpfen hat eine größere Flexibilität, reduziert den Verbrauch von Reagenzien erheblich und verbessert die Nutzung von Reagenzien und Proben.

Zum Beispiel benötigt ein Diagnosetest nur 50 Mikroliter Blut (etwa die Größe eines Regentropfens) von einem Patienten, um mehrere Tests durchzuführen, was für Neugeborene von großer Bedeutung ist.

2. Schnelle Diagnose

Die Flüssigkeitströpfchen in der Größe von Submikrolitern können gesteuert werden, was eine schnelle Reaktion ermöglicht. Diese Tropfen arbeiten schnell in einem vollautomatischen System, liefern schnelle Ergebnisse und erhöhen die Effizienz der Analyse und Prüfung.

Parallel mehrere Tests durchführen

Die programmierbare Steuerung von Flüssigkeiten ermöglicht es, mehrere Analysen auf dem gleichen Chip gleichzeitig durchzuführen, was den menschlichen Verbrauch und die Auswirkungen menschlicher Bedienungsfehler zu einem gewissen Grad reduziert und die Anforderungen an Techniker verringert.

4, niedrige Gerätekosten, kleine Fläche

Der Chip-Design ist einfach und kostengünstig, der Chip hat eine starke Skalierbarkeit und bietet eine Forschungsgrundlage für eine hohe Durchflussanalyse, so dass die von Microfluidics angetriebene Testplattform nicht nur die Reagenzkosten senkt, sondern auch die Kosten für das Design und die Herstellung des Chips deutlich reduziert.

Prinzip und Arbeitsweise:

1. Tropfenerzeugung und Kontrolle:

In der digitalen Mikrofluidik ist Flüssigkeit in Form kleiner Tropfen vorhanden. Jeder Tropfen wird individuell auf der Elektrodenarrange gesteuert, die Strom erzeugt, indem sie ein lokales elektrisches Feld (z. B. ein elektrisches Feld oder eine Elektrodenspannungsdifferenz) auftragen, wodurch sich der Tropfen auf der Oberfläche bewegt.

Hauptsächlich wird der elektrische Feuchtigkeitseffekt verwendet. In diesem Effekt ändern die Tropfen den Kontaktwinkel an verschiedenen Elektroden je nach Änderung des elektrischen Feldes, wodurch sich die Tropfen in eine bestimmte Richtung bewegen.

2. Feuchtigkeitseffekt:

Wenn eine Spannung auf die Elektrode aufgebracht wird, ändert sich der Kontaktwinkel der Tropfen mit der Elektrodenoberfläche. Wenn das elektrische Feld auf der Elektrode ausreichend stark ist, bewegen sich die Tropfen in Richtung des elektrischen Feldes. Durch die Steuerung verschiedener Elektroden können sich die Tropfen auf einem vorgegebenen Weg über die gesamte Chipbereiche bewegen.

3. Kontrolle der Tropfen:

Handhabung: Durch die Änderung der Spannung des Elektrodenarrays können sich die Tropfen entlang eines vorgegebenen Pfades bewegen. Diese Bewegungsmethode ermöglicht eine präzise Handhabung von Tropfen.

Synthese und Reaktion: Mehrere Tropfen können an bestimmten Stellen zusammenkommen, um chemische Reaktionen oder andere Operationen durchzuführen. Durch das Auftragen eines elektrischen Feldes in einem bestimmten Bereich können beispielsweise Tropfen verschiedene Reagenzien an einem bestimmten Ort synthetisieren oder mischen.

Trennung und Verteilung: Verschiedene Tropfen können durch Regulierung des elektrischen Feldes getrennt oder verteilt werden. Hohe Durchflussverteilung und Probenbehandlung möglich.

Frühe Biochips basierten auf der Idee eines DNA-Mikroarrays, einem Glas-, Kunststoff- oder Siliziumsubstrat, auf dem DNA-Fragmente (Sonden) an einem Mikroarray festgelegt waren. Ähnlich wie ein DNA-Mikroarray ist ein Proteinarray ein Mikroarray, in dem sich viele verschiedene Captors (häufig monoklonale Antikörper) auf der Oberfläche des Chips absetzen. Sie werden verwendet, um das Vorhandensein und / oder die Menge von Proteinen in biologischen Proben (z. B. Blut) zu bestimmen. Der Nachteil von DNA und Protein-Arrays ist, dass sie weder rekonstruierbar noch nach der rekonstruierten Herstellung skalierbar sind. Derzeit wurde Digital Microfluidics als Mittel zur Durchführung digitaler PCR beschrieben.