저자는 장치의 입체 인쇄 Stratasys의 (레호 보트, 이스라엘) 감사합니다. 우리는 막 샘플 Microdyne-디르 (독일)에 감사하고 있습니다. 이 연구는 CJA에 이스라엘 과학 재단 (부여 1천4백74에서 13 사이)에 의해 지원되었다

1. 디자인 및 미세 유체 테스트 시스템의 제작 <ol><li> 상단 및 CAD 프로그램의 하단 부분 (그림 1) : 두 개의 분리 된 부분으로 미세 유체 장치를 설계합니다. </li><li> 60mm 사각형으로 40mm를 그릴 사각형 도구를 사용하여 바닥 부분을 시작합니다. </li><li> 원 도구를 사용하여 한 구석에서 6.2 mm 직경의 원형은 가장자리에서 10mm를 중심으로 만듭니다. 선형 패턴 도구 6 홀의 총 20mm의 간격으로 사각형 구멍에 걸쳐 복제. </li><li> 필렛 도구를 사용하면 1mm의 반경 사각형을 필렛. </li><li> 밀어 내기 도구 (10) mm의 돌출. </li><li> 상면의 중앙에 직사각형 도구를 1mm로하고, 돌출 절단 도구를 30mm 직사각형을 만들기 유로 0.2 mm를 잘라. </li><li> 원 도구를 사용하여 유로의 단부에 직경 1mm의 원을 만든다. 그런 다음 줄 도구를 사용하여 가장 가까운 원을 연결하는 경로를 구성필렛 도구로 만든 4mm 반경을 포함하여 10mm 얼굴로 40mm. 스윕 컷 도구를이 경로를 따라 절단합니다. </li><li> 원 도구 유로의 중앙에 3.9 mm 직경의 원형을 만들고 피팅 있도록 돌출 절단 도구 8mm 잘라. </li><li> 반복 1.7 유로의 반대편 1.8 단계. </li><li> 상단 부분의 반복으로 1.2-1.5 단계를 반복합니다. 이어서 상면의 중앙에 사각형을 1mm 씩 30mm를 만들 직사각형 도구를 사용하여 투과 채널을 만들고 돌출 절단 공구를 사용하여 0.5 mm를 잘라. </li><li> 끝에서 투과 채널 5mm의 중앙에 1mm 원을 만들기 위해 원 도구를 사용합니다. 선 도구를 사용하여 필렛 도구로 만든 4mm 반경을 포함 6cm면에 의해 1cm의 하나 원을 연결하는 경로를 구성. 스윕 컷 도구를 사용하여 경로를 따라 절단합니다. </li><li> 원 도구를 전 8 mm의 투과 경로를 중심으로 추가로 3.9 mm 직경의 원을 만들고 잘라trude이 도구를 잘라. </li><li> 부분이 사각형 도구로 40mm 가장자리를, 상단에, 필렛 도구를 사용하여 4mm 반경을 추가 5mm로 사각형을 40mm를 만듭니다. 핸들 하향 3mm를 돌출 돌출 도구를 사용합니다. </li><li> 채널을 포함하는 각 부분의 얼굴에 부드러운 고무 폴리머로 도장 0.05 mm를 포함하는 하드 투명 폴리머를 사용하여 복합 소재 감광 3-D 프린터와 인쇄 부품. 제조업체의 표준 프로토콜, 교정 및 설정을 사용합니다. </li><li> 탭 스레드 (M5) 피드, 잔류 물에 넣고 구멍을 침투. 투과에 피팅 &quot;사료 및 보유 및 1/16에 피팅&quot;1/8을 연결하는 배관공의 테이프를 사용합니다. </li><li> 1/8 &quot;튜브 (그림 2)과 미세 유체 펌프 장치, 밸브, 압력 변환기 및 배압 조절기를 연결합니다. </li><li> 튜브 입구하기 위해 0.45 μm의 필터를 연결합니다. </li><li> 흐름 미터하고 비커를 균형에 1/16 &quot;튜브로 침투 방전입니다. </li><l난&gt; 넥타이 와이어와 3 방향 밸브 나사와 표준 서보와 레귤레이터를 배압에 연속 회전 서보를 연결합니다. </li><li> 서보 방패에 서보 및 전원 공급 장치를 연결합니다. </li><li> 마이크로 압력 센서, 스위치 및 서보 실드를 연결합니다. </li><li> 데이터 로깅 및 시스템 제어를위한 PC에 마이크로 컨트롤러, 균형, 플로우 미터와 펌프를 연결합니다. </li><li> 시리얼 포트에 데이터를 인쇄 균형을 구성합니다. </li></ol> 2. 테스트 할 막 준비 <ol><li> X 8mm 40mm로 세포막을 잘라. </li><li> 초음파로 초순수 (3 × 10 분)에서 막을 적시. </li><li> 그런 다음 1 시간 동안 50/50 초순수 / 에탄올 막을 담가. </li><li> 4 ° C에서 초순수에서 초순수 및 저장과 세포막을 씻어. (8) </li></ol> 3. 준비 솔루션은 나노 여과 막으로 테스트 할 <ol><li> 삼각 플라스크에 초순수 물 500㎖를 추가합니다. 그런 다음 BSA의 0.04 g을 추가염화나트륨의 D 0.29 g. </li><li> 별도의 삼각 플라스크에 초순수 물 500㎖를 추가합니다. 그런 다음 황산 0.6 g을 추가합니다. </li><li> 세 번째 삼각 플라스크에 초순수 물 500㎖를 추가합니다. 그런 다음 염화나트륨 0.29 g을 추가합니다. </li><li> 삽입 볶음 접시에 각각의 플라스크와 장소 플라스크에 막대를 저어. 500 rpm에서 5 분 동안 혼합한다. </li></ol> 4. 나노 오염 실험을 수행 참고 : RT (약 24 ° C)에서 실험을 수행합니다. 제 유량계에 연결되지 않은 세포를 유동 밸브를 폐쇄하여 단일 막을 측정하기위한 시스템을 구성. <ol><li> 초순수 저장하고 황산 용액에 다른 입구 관 (그림 2)에 하나의 펌프 입구 튜브를 삽입합니다. </li><li> 시스템에서 모든 공기 방울을 제거하기 위해 튜브를 통해 물과 황산 용액을 그리 주사기를 사용한다. </li><li> 더불어, 플로우 셀의 하단 부분에 나노 막을 삽입플로우 셀의 상단 부분에 공급 채널​​과 장소를 향해 활성면. </li><li> 손으로 너트를 고정 누출을 최소화하기 위해 다음 렌치로 균일하게 조입니다. </li><li> 저장 선택 스위치와 초순수를 선택한다. </li><li> 2 ml / 분으로 펌프 유량을 설정하고 펌프를 시작합니다. </li><li> 4 줄에 압력 조절기를 조정합니다. </li><li> 저수지에게 물이 저수지로 시작하는 모든 45 분을 전환하는 실험 매개 변수를 설정합니다. </li><li> 자동으로 저장 스위치를 설정하고 실험을 시작합니다. </li><li> 60 분에서 다음 30 분 동안 튜브에 황산 투과를 수집합니다. </li><li> 91 분에 플라스크 BSA와 염화나트륨 용액을 함유 황산 플라스크를 교체합니다. </li><li> 신속하게 펌프를 중지하고 튜브에 황산 남은을 제거하기 위해 입구 튜브를 통해 BSA 솔루션을 그릴 주사기를 사용합니다. 그런 다음 다시 펌프를 시작합니다. </li><li> 150 분에서 BSA는 다음 30 분 동안 튜브에 침투 수집합니다. </li><li> 225 분 후, 시스템을 종료하고 나노 제거<html> 플로우 셀로부터 여과막. </li><li> 주사기를 사용하여, 초순수로 시험 용액 유입 관을 세척. </li><li> 반복 테스트를 각 추가 막에 대한 4.1-4.15 단계를 반복합니다. </li><li> 염화나트륨 만 시험, 반복 4.1-4.10 및 4.14-4.16 NaCl 용액에 황산 용액을 교체하고 90 분 대신 225 분 후 실험을 종료 단계를 반복합니다. </li></ol> 나노 여과 막 5. 계산 소금 거부 <ol><li> 초순수 텐쇼 시험 셀의 전극을 헹군다. </li><li> 피펫, 시험 전지 전극 상에 황산 용액 5 μL 입금. </li><li> 용액 녹음 저항. </li><li> 반복 5.1-5.3 네 번 단계 평균값을 계산한다. </li><li> 반복 각 솔루션 수집 침투 염화나트륨 및 BSA / 염화나트륨 솔루션뿐만 아니라에 대한 5.1-5.4 단계를 반복합니다. </li><li> 식 (1)과 염 제거율을 계산합니다 : 6eq1.jpg &quot;/&gt; 여기서 Ω들 시험 용액의 저항이며, Ω p를 투과의 저항이다. 저항 직접 염 농도에 상관 용액의 도전율에 반비례한다. </li></ol> 6. 솔루션을 준비 한외 여과 막으로 테스트 할 <ol><li> 4 L 비커에 초순수의 1 L를 추가합니다. 그런 다음 BSA의 0.32 g을 추가합니다. </li><li> 볶음 접시에 비커와 장소에 교반 막대를 삽입합니다. 500 rpm에서 5 분 동안 혼합한다. </li><li> 비커 500 rpm에서 5 분간 다시 혼합하는 초순수의 추가 3 L을 추가합니다. </li></ol> 7. 한외 여과 오염 실험을 수행 참고 : RT (약 24 ° C)에서 실험을 수행합니다. 먼저 세포를 흐르게 모든 밸브를 개방함으로써 병렬 사 멤브레인을 측정하도록 시스템을 구성. <ol><li> 번째로 초순수 저장조 및 기타 흡입 튜브로 한 펌프 입구 튜브를 배치전자 BSA 용액 (그림 2). </li><li> 시스템에서 모든 공기 방울을 제거하기 위해 튜브를 통해 물과 BSA 용액을 그리 주사기를 사용한다. </li><li> 공급 채널​​을 향해 활성 측면으로 유동 세포의 하단 부분에 한외 여과막을 삽입하고, 미세 유체 소자의 상부 반쪽 전지를 닫는다. </li><li> 고정 너트는 손으로 후 렌치로 균일하게 조입니다. 부적절한 체결 누수가 발생할 수 있습니다. </li><li> 저장 스위치를 사용하여 초순수를 선택합니다. </li><li> 8 ㎖ / 분으로, 펌프 유량을 설정하고 펌프를 시작한다. </li><li> 0.4 술집에 압력 조절기를 조정합니다. </li><li> 제조사의 프로토콜에 따라 데이터 수집 소프트웨어 막의 플럭스 값을 모니터한다. </li><li> 플럭스의 평균 ± 10 % 200 LMH 때까지 압력 조정기를 조정한다. </li><li> 플럭스는 20 % ± 200 LMH이 아닌 경우 개인 멤브레인을 교체합니다. </li><li> 실험 실행 매개 변수를 입력합니다. 먼저 초순수 rese을 선택200 ± 20 LMH의 일정한 유속으로 60 분 동안 rvoir. 그리고, 압력 조정기의 수동 제어와 420 분간 BSA 저장조를 선택한다. 마지막으로, 실험의 끝에 세척 시스템 압력 조정기의 수동 제어와 함께 15 분 동안 초순수 저장조를 선택한다. </li><li> 자동으로 저장 스위치를 설정하고 실험을 시작합니다. </li><li> 실행 완료 후, 아래로 시스템을 종료하고 유동 세포에서 세포막을 제거합니다. </li><li> 초순수 주사기 세척 펌프 도입 관. </li></ol>

<ol>
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저자는 공개 아무것도 없어.

이 프로토콜은 나노 여과 및 한외 여과 막 테스트 삼차원 미세 인쇄 횡류 장치의 설계를 설명한다. 최근에는 나노 여과막 컨디셔닝이 프로토콜의 변화의 성공을 나타내는 후속 세균 배양 분사 글리 고스 및 리포 폴리 사카 라이드 및 막 성능 차이 오염있다.이 기술을 채용 한 5 미래의 애플리케이션은 다른 foulants와 막 성능의 변화를 평가하는데 사용될 수있다 . 큰 흐름 세포에 비해이 미세 유체 장치는 훨씬 덜 테스트 솔루션을 필요로 크게 foulants 및 화합물, 한정된 수량 만 사용할 수 있습니다이 특히에 대한 비용을 줄일 수 있습니다. 작은 형식은 실험실 규모의 시험에 편리하게 및 높은 처리량 테스트에 순종 할 수있다. 미세 횡류 장치의 디자인 THR 이루어졌다입체 인쇄의 중요한 이점이다 깨닫지 못하고 있거나 남의 반복 프로토. 일반 장치 설계 기능을 나노 막 용도에 사용 이전에 발행 된 미세 횡류 장치에 기초 하였다. 9,10- 가장 중요한 설계 차이 피드 및 채널 투과 오프셋되지 않은 것으로했으나 서로 직접 중첩하고, 두께 부, 물 밀봉 방법. 물 누출의 방지는 다중 재료 감광 3 차원 프린터를 통해 인쇄 장치를 디자인 프로세스에서 극복되었다 큰 문제였다. 이것은 얇은 소프트 폴리머 막과 접촉 하였다 장치의 표면에있을 수 있었다. 장치에서 막 균일하게 6 너트 (M6)를 체결 배치 한 후, 물 누출을 방지 하였다. 유출 물에 대한 다른 잠재적 영역은 공급 물 유입구와 배출구 튜브 보유 접속점이며, 승무원의 테이프를 사용하는 것을 방지 할 수 있고조심하는 것은 이상 스레딩을 손상 것이다 튜브의 연결을 강화하지. 이 장치는 누설없이 5 줄에 압력까지 테스트되었습니다. 또한 초순수 모든 용액의 제조에 사용되는 것이 중요하다. 다른 소스에서 물이 막 성능의 감소를 야기 알 수없는 오염 물질을 포함 할 수있다. 또한, 필터 (0.45 mm) 시스템 내 입자상 물질이 없음을 보장하기 위해 공급 튜브에 부착된다. 투과 유량계보다 정확하게 나노 막을 이용한 대표적인 실험에서 낮은 플럭스 값을 측정하기 위해 사용되었다. 4 바의 고정 압력. 이전 글리 고스 연구를 기반으로 선택되었다 다른 막 쿠폰을 사용하여 5 반복 측정은 평균되었다. 한외 여과막을 사용하는 대표적인 실험에서, 막의 초기 순수 플럭스는 0.4 bar의 압력을 사용하여 측정 하였다. 막에서에 자속을 투과멤브레인은 크게 따라서 각 막의 플럭스 플럭스 차이가 ± 20 %보다 크지되었는지 확인하기 위해 조사 하였다 다를 수 있습니다. 원하는 초기 광속 값의 범주 밖에있는 막 새로운 멤브레인 쿠폰으로 대체되었다. 다른 초기 광속 테스트 막은 다른 속도 파울 수 있으므로 오염 연구에서 일정한 플럭스 정압보다 선호 될 수있다. 압력 후 200 LMH 원하는 평균 초기 투과 플럭스 조정하지만, 이러한 초기 시작 조건이 필요한 실험 조건에 따라 선택 될 수 있고, ± 10 %. 이후 공급 용액의 조성 변화 및 ​​자속 변화를 모니터링 멤브레인의 성능 특성에 대한 통찰력을 제공한다.

<html> 멤브레인 기술은 벌크 용액에서 용질의 분리를 요구하는 산업 및 다른 프로세스 일체 그러나 막 오염이 큰 지속적인 도전이다. 막 오염 폐수의 크기 기반 분리 한외 여과막의 사용을 포함 발생 하나 일반적인 예로, 염수 또는 해수 이온 큰 용질의 분리 2 박막 복합체 멤브레인. 파울 3 특성 표시는 차압 상승 플럭스의 감소를 포함한다. 이것은 멤브레인의 생산성을 감소 의한 화학적 또는 기타 세정 프로토콜의 수명을 단축시킨다. 따라서 멤브레인 성능은 오염 평가 및 메커니즘과 오염,의 생물 연료와 세포막에 biofilm 형성의 효과를 이해하는 좋은 지표이다. 또한, 성능 평가는 새로운 막의 설계 또는 수정 중요하다. EFT &quot;&gt; 미세 유체 장치의 멤브레인의 사용에 대한 관심은 지난 10 년 동안 성장하고있다. (4) 최근에, 우리는 나노 멤브레인의 표면을 오염의 미생물 구성 요소 리포 폴리 사카 라이드의 효과 및 글리을 공부하고, 미생물에 조절 된 표면의 후속 감수성 첨부. 5 미세 횡류 장치 나노 막의 성능을 평가하기 위해 사용되었다. 막 표면적이 작고 때문에 막 표면의 오염에 대한 소량로만 특수 비상업적 지질 성분의 사용을 허용했다. 시스템의 크기는 멤브레인 소재와 솔루션의 낮은 볼륨의 효율적인 사용을 허용했다. 이러한 프로토콜에서는, 막 성능 테스트를위한 미세 유체 소자의 설계 및 제조를 설명하고, 압력 유동 시스템에 장치의 결합을 설명합니다. 장치의 데모는 전기 및 전자 테스트에 의해 표시됩니다모델 foulant, BSA를 이용하여 한외 여과 막 및 나노 막의 성능 겨. -6,7-

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="915">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">BSA</td>
			<td style="width:148px;">SIGMA-ALDRICH</td>
			<td style="width:143px;">A6003</td>
			<td style="width:383px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NaCl</td>
			<td>DAEJUNG</td>
			<td>7548-4100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;">MgSO4</td>
			<td>EMSURE</td>
			<td>1058861000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NF Membrane</td>
			<td>Filmtec</td>
			<td>NF200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">30 kDa UF Membrane</td>
			<td>MICRODYN NADIR</td>
			<td>UH030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">50 kDa UF Membrane</td>
			<td>MICRODYN NADIR</td>
			<td>UH050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pressure Transducer</td>
			<td>Midas</td>
			<td>43006711</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ball Valves</td>
			<td>AV-RF</td>
			<td>Q91SA-PN6.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3-way Valve</td>
			<td>iLife Medical Devices</td>
			<td>902.071</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pressure Regulator</td>
			<td>Swagelok</td>
			<td>KCB1G0A2A5P20000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Flow-meter</td>
			<td>Bronkhorst</td>
			<td>L01-AGD-99-0-70S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Balances</td>
			<td>MRC</td>
			<td>BBA-1200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pump</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td style="width:143px;">EW-00354-JI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1/8&#34; Tubing</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-06605-27</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1/16&#34; Tubing</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-06407-41</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1/16&#34; Fittings</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>EW-30486-70</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">1/8&#34; Fittings</td>
			<td>Kiowa</td>
			<td>QSM-B-M5-3-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Microcontroller</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>50</td>
			<td>Arduino UNO R3</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Continuous Rotation Servo</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>154</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Standard Servo</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>1142</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Power Supply</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>658</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Servo Shield</td>
			<td>SainSmart</td>
			<td>20-011-905</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Switches</td>
			<td>Parts Express</td>
			<td>060-376</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.45 Micron Filters</td>
			<td>EMD Millipore</td>
			<td>SLHV033RS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Potentiostat</td>
			<td>Gamry</td>
			<td>PCI4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sonicator</td>
			<td>MRC</td>
			<td>DC-150H</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Connex 3D Printer</td>
			<td>Stratasys</td>
			<td>Objet Connex</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Veroclear&#160;</td>
			<td>Stratasys</td>
			<td>RGD810&#160;</td>
			<td>transparent polymer for printing flow cell</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tangoblack-plus</td>
			<td>Stratasys</td>
			<td>FLX980</td>
			<td>soft rubbery polymer for gasket layers on flow cell</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

three-dimensionally printed microfluidic cross-flow system for ultrafiltration/nanofiltration membrane performance testing

최소화 및 막 오염의 관리는 다양한 산업 공정 및 멤브레인 기술을 활용하여 다른 관행에 강력한 도전이다. 오염 과정을 이해하는 것은 최적화 및 막 여과 기반의 높은 효율로 이어질 수 있습니다. 여기서 우리는 병렬로 4 막까지 테스트 할 자동 입체적 (3-D) 인쇄 미세 크로스 플로우 여과 시스템의 설계 및 제조를 나타낸다. 미세 세포를 미세 셀 바디 투명 경질 중합체를 사용하고 작동 중에 누출 방지 얇은 고무질 중합체 층을 포함 멀티 감광 재료 3 차원 프린팅 기술을 사용하여 인쇄 하였다. 한외 여과 성능 (UF) 및 나노 여과 (NF) 막을 시험 하였다 및 막 오염이 모델 foulant 소 혈청 알부민 (BSA)으로 관찰 할 수있다. BSA를 함유하는 공급 용액을 멤브레인의 자속 감소를 보였다. 이 프로토콜은 연장 될 수있다에드는 다른 많은 유기, 무기 또는 미생물 포함 된 용액으로 오염 또는의 생물 연료를 측정합니다. 미세 유체 설계는 테스트중인 때문에 멤브레인의 작은 면적에 예 다당류, 단백질 또는 지질에 대한, 비용 또는 소량에서만 사용할 수 있습니다 시험 물질에 특히 유리하다. 이 모듈러 시스템은 쉽게 막을 높은 처리량 테스트에 확장 될 수있다.

미세 유동 세포는 다중 재료 감광 3 차원 (3-D) 프린터를 사용하여 CAD 프로그램을 사용하여 설계 및 인쇄 하였다. 세포막을 쉽게 (도 1)를 삽입하고 장치로부터 제거 될 수 있도록 이러한 셀은, 두 부분으로 설계 하였다. 각 부분은 구조적 무결성 하드 명확 중합체 인쇄 1cm 두께이고, 막 대향 측면 무상 중합체의 매우 얇은 50㎛의 층으로 오버 코팅되었다. 도장 물 누설을 방지하는 밀봉 기능을 가진 세포를 제공하기 위해 수행 하였다. 유로는 0.2 mm, 깊이 1mm 폭 막의 면적이 30mm 시험 30 mm 길이로 설계되었다. 8mm 세척 프로토콜 40mm로 절단 한 후 멤브레인, 멤브레인은 테스트 장치에 삽입 하였다. 여섯 스테인리스 볼트와 너트 (M6)는 장치를 강화하기 위해 사용하고, 그것은 시스템 (도 2)에 연결되었다. 이와 같이, 셀은 PE 인세포막을 쉽게 교체 할 수 있지만 rmanently 시스템에 연결된다. 하나의 셀은 나노 여과막 실험 동안 작동시키고, 4 개의 셀은 한외 여과막 실험 병렬로 작동 하였다. 나노 막의 경우, 유량계는 투과 광속을 측정하기 위해 연결되었다. / 분 2 ML의 속도로 실험, 순수한 물을 수행합니다. 개시하고, 압력은 4 줄로 조정 하였다. 이 40 LMH (그림 3) ~의 투과 플럭스 결과 및 ~ 10 LMH / 줄에 맞습니다. 평형 상수 및 자속 (약 45 분)을 관찰 한 후, 용액을 제거 테스트 멤브레인의 무결성을 확인하고, 수집하고, 침투하여 MgSO4 (10 mM)을 변경시켰다. 이 용액의 저항은 도전성에 반비례하는 측정 하였다. 시험 염 농도에서, 전도성 농도 % 염 R에 선형 비례토출이 계산 될 수있다. 본 실험에서 테스트 막은 4 %와 64 % 각각 황산과 염화나트륨의 ± 3 % 거부 ± 83 %를 주었다. 이송 시스템은 안정적인 유량이 달성 될 때까지 순수로 복귀하고 염화나트륨 (10 mm) 단위 BSA (0.08 g / L)의 수용액으로 변경 한 것. 10 mM의 염화나트륨의 조건 제어 막의 플럭스에 비해 플럭스의 감소는 BSA에 의한 오염을 막을 나타냈다. 투과 플럭스 잔액을 사용하여 측정하여 한외 여과막 들어, 네 개의 마이크로 유체 소자는 병렬로 접속 하였다. 이러한 균형은 컴퓨터에 연결된 연속 데이터 수집을 용이하게 하였다. 8 ml의 순수한 물 공급 속도 / 분 2 ㎖ / 플로우 셀 당 최소 인 시스템에 대해, 압력이 200 LMH (도 4)의 평균 유속을 얻기 위해서 조정되었다. 각 막의 플럭스 평가하고, 플럭스의 차이가 있었다 및하면 막 대체 #(62); 200 LMH의 초기 선택 플럭스 평균에서 20 %. BSA 용액으로 변경 한 것 (0.08 g / L) 및 플럭스의 감소가 관찰되었다. 공급 용액을 순수로 다시 변화 하였다. 대표적인 결과를 위해, 우리는 (30) 50 kDa의 친수성 ​​폴리 한외 여과막을 비교하여 관찰하는 50 kDa의 멤브레인은 30 kDa의 막에 대한 23 %와 비교하여, 실험의 종결 (초기 광속의 26.5 %)로 높은 정규화 유량을 제어했지만 차이는 유의하지 않았다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53556/53556fig1.jpg" /> 도 1의 설계 및 사용 미세 유체 소자의 이미지. 설계는 CAD 프로그램을 이용하여 만든 입체 감광 프린터를 사용하여 인쇄 하였다. (A) 공급 채널 (평면도)를 포함하는 바닥 부. (B) 투과 찬이 포함 된 상단 부분<html> Nel 보낸 사람 (상위 뷰). 장치 (측면도)의 (C) 조립. (D) 막 쿠폰, 너트와 볼트와 함께 고정 부분을 포함하여 기능 소자의 이미지입니다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53556/53556fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53556/53556fig2.jpg" /> 도 2 시스템의 개략도. 나노 여과막 시험은 플로우 셀 (1) 한외 여과막 테스트를 병렬로 모든 4 플로우 셀을 사용하여 수행 하였다를 사용하여 수행 하였다. 컴퓨터 데이터 로깅 도시하지 않음. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53556/53556fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> &gt; &quot;법이지 <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53556/53556fig3.jpg" /> 도 3 성능 및 횡류 조건 하에서 나노 멤브레인 오염 전체 실행 (검은 색 사각형)을위한 실험 조건 :. I) 초순수, 2 ㎖ / 분, 4 줄. ⅱ) 10mM의 황산, 2 ㎖ / 분, 4 줄. ⅲ) 초순수, 2 ㎖ / 분, 4 줄. ⅳ) BSA 된 10 mM의 NaCl, 2 ml / 분, 4 줄에 (0.08 g / L). ⅴ) 초순수, 2 ㎖ / 분, 4 줄. 제어 막 된 10 mM의 NaCl, 2 ㎖ / 분, 4 줄 (청색 원). 오차 막대는 표준 편차를 나타낸다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53556/53556fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53556/53556fig4.jpg" /> 한외 여과 막 30 kDa의 그림 4. 파울 링 ( </s평균 초기 순수 투과 유속 200 LMH로되도록 trong&gt; 적색 사각형) 및 교차 유동 조건 하에서 50 kDa의 (블루 다이아몬드). I)의 압력을 조정 하였다. ⅱ) BSA (0.08 g / L) 2 ml / 분. 오차 막대는 표준 편차를 나타낸다. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53556/53556fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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Three-Dimensionally Printed Microfluidic Cross-flow System for Ultrafiltration/Nanofiltration Membrane Performance Testing

설계 및 삼차원 (3-D)의 제조 인쇄 미세 크로스 플로우 여과 시스템이 설명된다. 시스템 성능을 테스트하고 나노 여과 및 한외 여과 (박막 복합체) 막의 오염을 관찰하는데 사용된다.

한외 여과 / 나노 멤브레인 성능 테스트 용 삼차원 인쇄물 미세 유체 교차 유동 시스템

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane ...

three-dimensionally-printed-microfluidic-cross-flow-system-for

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.2K 조회수.  Ben-Gurion University of the Negev, Sede-Boqer Campus.  설계 및 삼차원 (3-D)의 제조 인쇄 미세 크로스 플로우 여과 시스템이 설명된다. 시스템 성능을 테스트하고 나노 여과 및 한외 여과 (박막 복합체) 막의 오염을 관찰하는데 사용된다. 

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Microfluidic Picoliter Bioreactor for Microbial Single-cell Analysis: Fabrication, System Setup, and Operation

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described in detail. The PLBR can be utilized for the analysis of single bacteria and microcolonies to investigate biotechnological and microbiological related questions concerning, e.g.&#160;cell growth, morphology, stress response, and metabolite or protein production on single-cell level. The device features continuous media flow enabling constant environmental conditions for perturbation studies, but in addition allows fast medium changes as well as oscillating conditions to mimic any desired environmental situation. To fabricate the single use devices, a silicon wafer containing sub micrometer sized SU-8 structures served as the replication mold for rapid polydimethylsiloxane casting. Chips were cut, assembled, connected, and set up onto a high resolution and fully automated microscope suited for time-lapse imaging, a powerful tool for spatio-temporal cell analysis. Here, the biotechnological platform organism Corynebacterium glutamicum&#160;was seeded into the PLBR and cell growth and intracellular fluorescence were followed over several hours unraveling time dependent population heterogeneity on single-cell level, not possible with conventional analysis methods such as flow cytometry. Besides insights into device fabrication, furthermore, the preparation of the preculture, loading, trapping of bacteria, and the PLBR cultivation of single cells and colonies is demonstrated. These devices will add a new dimension in microbiological research to analyze time dependent phenomena of single bacteria under tight environmental control. Due to the simple and relatively short fabrication process the technology can be easily adapted at any microfluidics lab and simply tailored towards specific needs.

In this protocol the fabrication, setup and basic operation of a microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) for single-cell analysis of prokaryotic microorganisms is introduced. Industrially relevant microorganisms were analyzed as proof of principle allowing insights into growth rate, morphology, and phenotypic heterogeneity over certain time periods, hardly possible with conventional methods.

In this protocol the fabrication, experimental setup and basic operation of the recently introduced microfluidic picoliter bioreactor (PLBR) is described ...

연구

생체공학

Systematic Analysis of In Vitro Cell Rolling Using a Multi-well Plate Microfluidic System

A major challenge for cell-based therapy is the inability to systemically target a large quantity of viable cells with high efficiency to tissues of interest following intravenous or intraarterial infusion. Consequently, increasing cell homing is currently studied as a strategy to improve cell therapy. Cell rolling on the vascular endothelium is an important step in the process of cell homing and can be probed in-vitro using a parallel plate flow chamber (PPFC). However, this is an extremely tedious, low throughput assay, with poorly controlled flow conditions. Instead, we used a multi-well plate microfluidic system that enables study of cellular rolling properties in a higher throughput under precisely controlled, physiologically relevant shear flow1,2. In this paper, we show how the rolling properties of HL-60 (human promyelocytic leukemia) cells on P- and E-selectin-coated surfaces as well as on cell monolayer-coated surfaces can be readily examined. To better simulate inflammatory conditions, the microfluidic channel surface was coated with endothelial cells (ECs), which were then activated with tumor necrosis factor-&#945; (TNF-&#945;), significantly increasing interactions with HL-60 cells under dynamic conditions. The enhanced throughput and integrated multi-parameter software analysis platform, that permits rapid analysis of parameters such as rolling velocities and rolling path, are important advantages for assessing cell rolling properties in-vitro. Allowing rapid and accurate analysis of engineering approaches designed to impact cell rolling and homing, this platform may help advance exogenous cell-based therapy.

Systematic Analysis of In Vitro Cell Rolling Using a Multi-well Plate Microfluidic System

This study used a multi-well plate microfluidic system, significantly increasing throughput of cell rolling studies under physiologically relevant shear flow. Given the importance of cell rolling in the multi-step cell homing cascade and the importance of cell homing following systemic delivery of exogenous populations of cells in patients, this system offers potential as a screening platform to improve cell-based therapy.

의 체계적인 분석<em&gt; 체외</em멀티 웰 플레이트 미세 유체 시스템을 사용하여&gt; 셀 롤링

A major challenge for cell-based therapy is the inability to systemically target a large quantity of viable cells with high efficiency to tissues of ...

Luminescence Resonance Energy Transfer to Study Conformational Changes in Membrane Proteins Expressed in Mammalian Cells

Luminescence Resonance Energy Transfer, or LRET, is a powerful technique used to measure distances between two sites in proteins within the distance range of 10-100 &#197;. By measuring the distances under various ligated conditions, conformational changes of the protein can be easily assessed. With LRET, a lanthanide, most often chelated terbium, is used as the donor fluorophore, affording advantages such as a longer donor-only emission lifetime, the flexibility to use multiple acceptor fluorophores, and the opportunity to detect sensitized acceptor emission as an easy way to measure energy transfer without the risk of also detecting donor-only signal. Here, we describe a method to use LRET on membrane proteins expressed and assayed on the surface of intact mammalian cells. We introduce a protease cleavage site between the LRET fluorophore pair. After obtaining the original LRET signal, cleavage at that site removes the specific LRET signal from the protein of interest allowing us to quantitatively subtract the background signal that remains after cleavage. This method allows for more physiologically relevant measurements to be made without the need for purification of protein.

We describe here an improved Luminescence Resonance Energy Transfer (LRET) method where we introduce a protease cleavage site between the donor and acceptor fluorophore sites. This modification allows us to obtain specific LRET signals arising from membrane proteins of interest, allowing for the study of membrane proteins without protein purification.

발광 공명 에너지는 포유 동물 세포에 표현 막 단백질의 구조 변화를 연구에 전송

Luminescence Resonance Energy Transfer, or LRET, is a powerful technique used to measure distances between two sites in proteins within the distance range ...

Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms

There are few high-throughput in vitro systems which facilitate the development of multi-species biofilms that contain numerous species commonly detected within in vivo oral biofilms. Furthermore, a system that uses natural human saliva as the nutrient source, instead of artificial media, is particularly desirable in order to support the expression of cellular and biofilm-specific properties that mimic the in vivo communities. We describe a method for the development of multi-species oral biofilms that are comparable, with respect to species composition, to supragingival dental plaque, under conditions similar to the human oral cavity. Specifically, this methods article will describe how a commercially available microfluidic system can be adapted to facilitate the development of multi-species oral biofilms derived from and grown within pooled saliva. Furthermore, a description of how the system can be used in conjunction with a confocal laser scanning microscope to generate 3-D biofilm reconstructions for architectural and viability analyses will be presented. Given the broad diversity of microorganisms that grow within biofilms in the microfluidic system (including Streptococcus, Neisseria, Veillonella, Gemella, and Porphyromonas), a protocol will also be presented describing how to harvest the biofilm cells for further subculture&#160;or DNA extraction and analysis. The limits of both the microfluidic biofilm system and the current state-of-the-art data analyses will be addressed. Ultimately, it is envisioned that this article will provide a baseline technique that will improve the study of oral biofilms and aid in the development of additional technologies that can be integrated with the microfluidic platform.

Use of a High-throughput In Vitro Microfluidic System to Develop Oral Multi-species Biofilms

The goal of this methods paper is to describe the use of a microfluidic system for the development of multi-species biofilms that contain species typically identified in human supragingival dental plaque.&#160;Methods to describe biofilm architecture, biofilm viability, and an approach to harvest biofilm for culture-dependent or culture-independent analyses are highlighted.

높은 처리량의 사용<em&gt; 체외</em&gt; 미세 유체 시스템 구강 다중 종의 바이오 필름을 개발하는

There are few high-throughput in vitro systems which facilitate the development of multi-species biofilms that contain numerous species commonly detected ...

Robotic Production of Cancer Cell Spheroids with an Aqueous Two-phase System for Drug Testing

Cancer cell spheroids present a relevant in vitro model of avascular tumors for anti-cancer drug testing applications. A detailed protocol for producing both mono-culture and co-culture spheroids in a high throughput 96-well plate format is described in this work. This approach utilizes an aqueous two-phase system to confine cells into a drop of the denser aqueous phase immersed within the second aqueous phase. The drop rests on the well surface and keeps cells in close proximity to form a single spheroid. This technology has been adapted to a robotic liquid handler to produce size-controlled spheroids and expedite the process of spheroid production for compound screening applications. Spheroids treated with a clinically-used drug show reduced cell viability with increase in the drug dose. The use of a standard micro-well plate for spheroid generation makes it straightforward to analyze viability of cancer cells of drug-treated spheroids with a micro-plate reader. This technology is straightforward to implement both robotically and with other liquid handling tools such as manual pipettes.

A protocol for robotic printing of cancer cell spheroids in a high throughput 96-well plate format using an aqueous two-phase system is presented.

약물 테스트를위한 수성 2 단계 시스템으로 암 세포 타원체의 로봇 생산

Cancer cell spheroids present a relevant in vitro model of avascular tumors for anti-cancer drug testing applications. A detailed protocol for producing ...

Multi-step Variable Height Photolithography for Valved Multilayer Microfluidic Devices

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to entry for non-specialists who would benefit greatly from the ability to develop their own microfluidic devices to address research questions. Particularly lacking has been the open dissemination of protocols related to photolithography, a key step in the development of a replica mold for the manufacture of polydimethylsiloxane (PDMS) devices. While the fabrication of single height silicon masters has been explored extensively in literature, fabrication steps for more complicated photolithography features necessary for many interesting device functionalities (such as feature rounding to make valve structures, multi-height single-mold patterning, or high aspect ratio definition) are often not explicitly outlined. 
Here, we provide a complete protocol for making multilayer microfluidic devices with valves and complex multi-height geometries, tunable for any application. These fabrication procedures are presented in the context of a microfluidic hydrogel bead synthesizer and demonstrate the production of droplets containing polyethylene glycol (PEG diacrylate) and a photoinitiator that can be polymerized into solid beads. This protocol and accompanying discussion provide a foundation of design principles and fabrication methods that enables development of a wide variety of microfluidic devices. The details included here should allow non-specialists to design and fabricate novel devices, thereby bringing a host of recently developed technologies to their most exciting applications in biological laboratories.

Multilayer microfluidic devices often involve the fabrication of master molds with complex geometries for functionality. This article presents a complete protocol for multi-step photolithography with valves and variable height features tunable to any application. As a demonstration, we fabricate a microfluidic droplet generator capable of producing hydrogel beads.

판막 다층 미세 유체 장치에 대한 여러 단계의 변수 높이 포토 리소그래피

Microfluidic systems have enabled powerful new approaches to high-throughput biochemical and biological analysis. However, there remains a barrier to ...

A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging

In vivo small-animal imaging has an important role to play in preclinical studies. Photoacoustic tomography (PAT) is an emerging hybrid imaging modality that shows great potential for both preclinical and clinical applications. Conventional optical parametric oscillator-based PAT (OPO-PAT) systems are bulky and expensive and cannot provide high-speed imaging. Recently, pulsed-laser diodes (PLDs) have been successfully demonstrated as an alternative excitation source for PAT. Pulsed-laser diode PAT (PLD-PAT) has been successfully demonstrated for high-speed imaging on photoacoustic phantoms and biological tissues. This work provides a visualized experimental protocol for in vivo brain imaging using PLD-PAT. The protocol includes the compact PLD-PAT system configuration and its description, animal preparation for brain imaging, and a typical experimental procedure for 2D cross-sectional rat brain imaging. The PLD-PAT system is compact and cost-effective and can provide high-speed, high-quality imaging. Brain images collected in vivo at various scan speeds are presented.

A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging

A compact pulsed-laser diode-based photoacoustic tomography (PLD-PAT) system for high-speed in vivo brain imaging in small animals is demonstrated.

다음을위한 고성능 컴팩트 광 음향 단층 촬영 시스템<em&gt; In Vivo</em&gt; 소형 동물 뇌 영상

In vivo small-animal imaging has an important role to play in preclinical studies. Photoacoustic tomography (PAT) is an emerging hybrid imaging modality ...

A Performance-testing Platform for a Conduction Micropump with an FR-4 Copper-clad Electrode Plate

Here, a conduction micropump with symmetric planar electrode pairs prepared on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) is fabricated. It is used to investigate the influence of chamber dimensions on the performance of a conduction micropump and to determine the reliability of the conduction pump when acetone is used as the working fluid. A testing platform is set up to evaluate conduction micropump performance under different conditions. When the chamber height is 0.2 mm, the pump pressure reaches its peak value.

This paper presents a protocol for the fabrication of a conduction micropump using symmetric planar electrodes on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) to test the influence of chamber dimensions on the performance of a conduction micropump.

FR-4 구리 입히는 전극 플레이트 전도 Micropump에 대 한 성능 테스트 플랫폼

Here, a conduction micropump with symmetric planar electrode pairs prepared on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) is ...

A Millimeter Scale Flexural Testing System for Measuring the Mechanical Properties of Marine Sponge Spicules

Many load bearing biological structures (LBBSs)&#8212;such as feather rachises and spicules&#8212;are small (&#60;1 mm) but not microscopic. Measuring the flexural behavior of these LBBSs is important for understanding the origins of their remarkable mechanical functions.
We describe a protocol for performing three-point bending tests using a custom-built mechanical testing device that can measure forces ranging from 10-5 to 101 N and displacements ranging from 10-7 to 10-2 m. The primary advantage of this mechanical testing device is that the force and displacement capacities can be easily adjusted for different LBBSs. The device&#39;s operating principle is similar to that of an atomic force microscope. Namely, force is applied to the LBBS by a load point that is attached to the end of a cantilever. The load point displacement is measured by a fiber optic displacement sensor and converted into a force using the measured cantilever stiffness. The device&#39;s force range can be adjusted by using cantilevers of different stiffnesses.
The device&#39;s capabilities are demonstrated by performing three-point bending tests on the skeletal elements of the marine sponge Euplectella aspergillum. The skeletal elements&#8212;known as spicules&#8212;are silica fibers that are approximately 50 &#181;m in diameter. We describe the procedures for calibrating the mechanical testing device, mounting the spicules on a three-point bending fixture with a &#8776;1.3 mm span, and performing a bending test. The force applied to the spicule and its deflection at the location of the applied force are measured.

We present a protocol for performing three-point bending tests on sub-millimeter scale fibers using a custom-built mechanical testing device. The device can measure forces ranging from 20 &#181;N up to 10 N and can therefore accommodate a variety of fiber sizes.

Many load bearing biological structures (LBBSs)&#8212;such as feather rachises and spicules&#8212;are small (&#60;1 mm) but not microscopic. Measuring the ...

Microfluidic Model to Mimic Initial Event of Neovascularization

Neovascularization is usually initialized from an existing normal vasculature and the biomechanical microenvironment of endothelial cells (ECs) in the initial stage varies dramatically from the following process of neovascularization. Although there are plenty of models to simulate different stages of neovascularization, an in vitro 3D model that capitulates the initial process of neovascularization under the corresponding stimulations of normal vasculature microenvironments is still lacking. Here, we reconstructed an in vitro 3D model that mimics the initial event of neovascularization (MIEN). The MIEN model contains a microfluidic sprouting chip and an automatic control, highly efficient circulation system. A functional, perfusable microchannel coated with endothelium was formed and the process of sprouting was simulated in the microfluidic sprouting chip. The initially physiological microenvironment of neovascularization was recapitulated with the microfluidic control system, by which ECs would be exposed to high luminal shear stress, physiological transendothelial flow, and various vascular endothelial growth factor (VEGF) distributions simultaneously. The MIEN model can be readily applied to the study of neovascularization mechanism and holds a potential promise as a low-cost platform for drug screening and toxicology applications.

Here, we provide a microfluidic chip and an automatically controlled, highly efficient circulation microfluidic system that recapitulates the initial microenvironment of neovascularization, allowing endothelial cells (ECs) to be stimulated by high luminal shear stress, physiological level of transendothelial flow, and various vascular endothelial growth factor (VEGF) distribution simultaneously.

뇌혈관화의 초기 이벤트를 모방하는 미세 유체 모델

Neovascularization is usually initialized from an existing normal vasculature and the biomechanical microenvironment of endothelial cells (ECs) in the ...