Microfluidic cancer cell sorting using dielectrophoresis
Tekijät
Päivämäärä
2020Tekijänoikeudet
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Mikrofluidiikka mahdollistaa mikrobiologisten partikkeleiden, kuten solujen, viruksien, proteiinien ja DNA:n analysoinnin. Se pystyy täyttämään näiden tiukat elinolojen vaatimukset, joita ovat paine, lämpötila ja kemiallinen koostumus. Tarkoituksena oli kehittää valmistusmenetelmä mikrofluidiselle sirulle, joka pystyisi erottelemaan yksittäisiä fluoresenssilla merkattuja syöpäsoluja. Sirussa kulkevia soluja
tarkasteltaisiin spektroskopian menetelmin, ja mikäli solu ilmaisisi fluoresenssia, dielektroforeesinen voima ohjaisi sen erilleen talteen otettavaksi. Valmistamalla tällainen siru, joka pystyisi analysoimaan verinäytteestä tuhansia soluja sekunnissa ja erottelemaan niistä yksittäiset syöpäsolut, pystyttäisiin vaikuttamaan merkittävästi
syöpätutkimuken kehitykseen.
Lasi on optimaalinen valinta tällaiselle sirulle, sillä sen läpinäkyvyys ja kemiallinen vakaus mahdollistvat spektroskopian ja mikrofluidisen ympäristön tarjoamisen. Tästä syystä siru oli kehitetty käyttämällä substraattina soda-lime lasia. Käyttämällä elektronisuihkulitografiaa, fysikaalista kalvonkasvatusmenetelmää sekä muita mikrofabrikaation työkaluja, siru saatiin valmistettua. Dielektroforeesia varten
valmistettiin elektrodit, jotka koostuivat Ti, Au ,Ti ja SiO2 kerroksista. Ne olivat tarpeeksi kestäviä selvitääkseen lasien bondaukseen tarvittavasta korkeasta lämpötilasta (585 °C) sekä hyvin syövyttävästä Piranha liuoksesta. Sirun puhdistusmenetelmät, etsausmaski sekä etsausparametrit optimoitiin tasaisen ja virheettömän pinnan aikaansaamiseksi. Etsausmaskina käytettiin 50 nm Cr ja 200 nm + 100 nm Au, joka kesti 30 µm syvien kanavien etsauksen vetyfluoridilla ja pystyi suojelemaan sen alla olevia elektrodeja. Koejärjestely suoritettiin dielektroforeettisen erottelun havainnollistamiseksi fluoresoivilla polystyreeni partikkeleilla. Partikkelit saatiin onnistuneesti virtaamaan kanavien läpi, mutta niiden dielektroforeettinen ohjaaminen
epäonnistui. Tähän syynä oli luultavasti viallinen elektrodi. Uuden sirun valmistus ei ollut mahdollista laitoksen ollessa suljettuna covid-19 pandemian vuoksi. Sirun valmistusohjeet ja niiden parantamisehdotukset antavat kuitenkin vahvan perustan projektin jatkamiselle.
...
Microfluidics grant the possibility for the analysis of microbiological particles such as cells, viruses, proteins, and DNA. It can fulfil the strict requirements for temperature,
pressure, and chemical composition set by samples in vivo environment. The aim was to develop the fabrication of a microfluidic chip that would be capable of single cell sorting, fluorescently labelled cancer cells to be more precise. Cells flowing through the system would be analysed using spectroscopy to detect fluorescence. Depending on the result, a dielectrophoretic force would be exerted on the target cell guiding it
to a corresponding channel to be collected or discarded. Achieving a high throughput device that could analyse thousands of cells a second while sorting individual cancer cells from blood samples would have a significant impact on cancer research.
Glass, being transparent and chemically inert, is an optimal material for spectroscopic analysis and as a microfluidic environment. Thus, a fabrication recipe for a glass (Soda-lime) microfluidic chip including electrodes was developed. Using electron beam lithography and thin film deposition, such a chip was realised with minimised defects. The electrodes consisted of a sandwich of Ti, Au, Ti and SiO2. They could withstand the highly corrosive Piranha treatment for surface activation
and the temperature of 585 °C required for the glass bonding. The cleaning procedure of the chip, etch mask, and etching parameters were optimized to minimize pinhole generation and channel roughness. As an etch mask, thin film layers of 50 nm Cr and 200 nm + 100 nm Au were used. It enabled a near defect free etching of 30 µm deep channels in HF while protecting the underlining electrodes. An experimental setup was assembled to demonstrate deflection of fluorescent polystyrene particles
illustrating cells. The proper flow of fluorescent particles was established, but the sorting was unsuccessful most likely due to a faulty electrode. The fabrication of a new chip was unfortunately not possible because of the facility lockdown due to the covid-19 pandemic. However, the fabrication recipe and design improvement ideas presented here grant a good foundation for future continuations on this project.
...
![showless](/themes/JYX2//images/showless.png)
![showmore](/themes/JYX2//images/showmore.png)
![showless](/themes/JYX2//images/showless.png)
![showmore](/themes/JYX2//images/showmore.png)
Asiasanat
Metadata
Näytä kaikki kuvailutiedotKokoelmat
- Pro gradu -tutkielmat [29041]
Samankaltainen aineisto
Näytetään aineistoja, joilla on samankaltainen nimeke tai asiasanat.
-
Fabrication of microfluidic devices through deep wet etching
Öçal, Süha (2019)Soda-lime glass is a commonly used, cheap and accessible material. Just like any other glass, it offers unique optical properties. Most of the incoming light is transmitted through the glass, which makes soda-lime an ... -
Definition of the pnictogen bond (IUPAC Recommendations 2023)
Resnati, Giuseppe; Bryce, David L.; Desiraju, Gautam R.; Frontera, Antonio; Krossing, Ingo; Legon, Anthony C.; Metrangolo, Pierangelo; Nicotra, Francesco; Rissanen, Kari; Scheiner, Steve; Terraneo, Giancarlo (De Gruyter, 2024)This recommendation proposes a definition for the term “pnictogen bond”; the term pnictogen bond designates a subset of the attractive interactions between an electrophilic region on a pnictogen atom in a molecular entity ... -
Progress in Paper Physics Seminar : Abstract book of the PPPS2020 seminar September 1-3, 2020 in Jyväskylä, Finland
Kouko, Jarmo; Lehto, Jani; Tuovinen, Tero (VTT, 2020)The scope of the Progress in Paper Physics Seminar is to discuss the broad scope of physical properties of paper, paperboard and new cellulose containing materialas. The program contain presentations reporting on the latest ... -
Development of a microfluidic design for an automatic lab-on-chip operation
Puttaraksa, Nitipon; Whitlow, Harry J.; Napari, Mari; Meriläinen, Leena; Gilbert, Leona (Springer, 2016)Simple and easy to use are the keys for developing lab-on-chip technology. Here, a new microfluidic circuit has been designed for an automatic lab-on-chip operation (ALOCO) device. This chip used capillary forces for ... -
Crowdsourced analysis of fungal growth and branching on microfluidic platforms
Hopke, Alex; Mela, Alex; Ellett, Felix; Carter-House, Derreck; Peña, Jesús F.; Stajich, Jason E.; Altamirano, Sophie; Lovett, Brian; Egan, Martin; Kale, Shiv; Kronholm, Ilkka; Guerette, Paul; Szewczyk, Edyta; McCluskey, Kevin; Breslauer, David; Shah, Hiral; Coad, Bryan R.; Momany, Michelle; Irimia, Daniel (Public Library of Science (PLoS), 2021)Fungal hyphal growth and branching are essential traits that allow fungi to spread and proliferate in many environments. This sustained growth is essential for a myriad of applications in health, agriculture, and industry. ...
Ellei toisin mainittu, julkisesti saatavilla olevia JYX-metatietoja (poislukien tiivistelmät) saa vapaasti uudelleenkäyttää CC0-lisenssillä.