Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Đặc trưng hóa các chip vi lỏng lấy cảm hứng từ lá cho vận chuyển chất lỏng không cần bơm
Tóm tắt
Các mạng lưới vi lỏng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống lab-on-a-chip thu nhỏ. Tuy nhiên, hầu hết các kênh vi lỏng hiện có đều được thiết kế đơn giản và các hệ thống vi lỏng tương ứng thường yêu cầu bơm bên ngoài để đạt được việc vận chuyển chất lỏng hiệu quả. Ở đây, chúng tôi đã sử dụng các kỹ thuật vi chế tạo để sao chép các gân lá được tối ưu hóa tự nhiên thành các hydrogel tổng hợp để chế tạo các chip vi lỏng không cần bơm. Các đặc tính độc đáo của mạng lưới vi lỏng lấy cảm hứng từ lá trong việc vận chuyển chất lỏng một cách đối lưu đã được đặc trưng ở các góc nghiêng khác nhau. Tốc độ dòng chảy bên trong các mạng lưới vi lỏng này đã được đo lường một cách định lượng bằng kỹ thuật Particles Image Velocimetry (PIV). Sự khuếch tán khối lượng từ mạng lưới vi lỏng giả sinh học đến các hydrogel xung quanh đã được điều tra. Kết quả cho thấy rằng mạng lưới vi lỏng lấy cảm hứng từ lá không chỉ có thể vận chuyển chất lỏng một cách hiệu quả mà còn thúc đẩy sự khuếch tán khối lượng nhanh chóng trong các chip hydrogel khối lượng lớn. Những mạng lưới vi lỏng lấy cảm hứng từ lá này có thể được sử dụng tiềm năng để thiết kế các hệ thống organ-on-a-chip phức tạp không cần bơm.
Từ khóa
#vi lỏng #mạng lưới vi lỏng #chip không bơm #khuếch tán khối lượng #chế tạo vi môTài liệu tham khảo
Kang L, Chung B G, Langer R, Khademhosseini A. Microfluidics for drug discovery and development: From target selection to product lifecycle management. Drug Discovery Today, 2008, 13, 1–13.
Kenis P J A, Ismagilov R F, Whitesides G M. Microfabrication inside capillaries using multiphase laminar flow patterning. Science, 1999, 285, 83–85.
Wu W, Hansen C J, Aragón A M, Geubelle P H, White S R, Lewis J A. Direct-write assembly of biomimetic microvascular networks for efficient fluid transport. Soft Matter, 2010, 6, 739.
Yager P, Edwards T, Fu E, Helton K, Nelson K, Tam M R, Weigl B H. Microfluidic diagnostic technologies for global public health. Nature, 2006, 442, 412–418.
Woias P. Micropumps—past, progress and future prospects. Sensors and Actuators B: Chemical, 2005, 105, 28–38.
Kim T, Cho Y H. A pumpless cell culture chip with the constant medium perfusion-rate maintained by balanced droplet dispensing. Lab On A Chip, 2011, 11, 1825–1830.
Lynn N S, Dandy D S. Passive microfluidic pumping using coupled capillary/evaporation effects. Lab On A Chip, 2009, 9, 3422–3429.
Osborn J L, Lutz B, Fu E, Kauffman P, Stevens D Y, Yager P. Microfluidics without pumps: Reinventing the T-sensor and H-filter in paper networks. Lab On A Chip, 2010, 10, 2659–2665.
Zimmermann M, Schmid H, Hunziker P, Delamarche E. Capillary pumps for autonomous capillary systems. Lab On A Chip, 2007, 7, 119–125.
Bischel L L, Young E W, Mader B R, Beebe D J. Tubeless microfluidic angiogenesis assay with three-dimensional endothelial-lined microvessels. Biomaterials, 2013, 34, 1471–1477.
Khnouf R, Beebe D J, Fan Z H. Cell-free protein expression in a microchannel array with passive pumping. Lab On A Chip, 2009, 9, 56–61.
Resto P J, Berthier E, Beebe D J, Williams J C. An inertia enhanced passive pumping mechanism for fluid flow in microfluidic devices. Lab On A Chip, 2012, 12, 2221–2228.
Walker G, Beebe D J. A passive pumping method for mi-crofluidic devices. Lab On A Chip, 2002, 2, 131–134.
Du Y, Shim J, Vidula M, Hancock M J, Lo E, Chung B G, Borenstein J T, Khabiry M, Cropek D M, Khademhosseini A. Rapid generation of spatially and temporally controllable long-range concentration gradients in a microfluidic device. Lab On A Chip, 2009, 9, 761–767.
He J, Du Y, Villa-Uribe J L, Hwang C, Li D, Khadem-hosseini A. Rapid generation of biologically relevant hydrogels containing long-range chemical gradients. Advanced Functional Materials, 2010, 20, 131–137.
Huh D, Matthews B D, Mammoto A, Montoya-Zavala M, Hsin H Y, Ingber D E. Reconstituting organ-level lung functions on a chip. Science, 2010, 328, 1662–1668.
Sung J H, Esch M B, Prot J M, Long C J, Smith A, Hickman J J, Shuler M L. Microfabricated mammalian organ systems and their integration into models of whole animals and humans. Lab On A Chip, 2013, 13, 1201–1212.
Kim S, Lee H, Chung M, Jeon N L. Engineering of functional, perfusable 3D microvascular networks on a chip. Lab On A Chip, 2013, 13, 1489–1500.
Wu W, Hansen C J, Aragón A M, Geubelle P H, Whitebd S R, Lewis J A. Direct-write assembly of biomimetic microvas-cular networks for efficient fluid. Soft Matter, 2010, 6, 739–742.
He J, Mao M, Liu Y, Shao J, Jin Z, Li D. Fabrication of nature-inspired microfluidic network for perfusable tissue constructs. Advanced Healthcare Materials, 2013, 2, 1108–1113.
Ling Y, Rubin J, Deng Y, Huang C, Demirci U, Karp J M, Khademhosseini A. A cell-laden microfluidic hydrogel. Lab On A Chip, 2007, 7, 756–762.
Noblin X, Mahadevan L, Coomaraswamy I A, Weitz D A, Holbrook N M, Zwieniecki M A. Optimal vein density in artificial and real leaves. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008, 105, 9140–9144.
Hwang C M, Sim W Y, Lee S H, Foudeh A M, Bae H, Lee S H, Khademhosseini A. Benchtop fabrication of PDMS microstructures by an unconventional photolithographic method. Biofabrication, 2010, 2, 045001.
Baker B M, Trappmann B, Stapleton S C, Toro E, Chen C S. Microfluidics embedded within extracellular matrix to define vascular architectures and pattern diffusive gradients. Lab On A Chip, 2013, 13, 3246–3252.
Chen H, Cornwell J, Zhang H, Lim T, Resurreccion R, Port T, Rosengarten G, Nordon R E. Cardiac-like flow generator for long-term imaging of endothelial cell responses to circulatory pulsatile flow at microscale. Lab On A Chip, 2013, 13, 2999–3007.
Hsu Y H, Moya M L, Hughes C C, George S C, Lee A P. A microfluidic platform for generating large-scale nearly identical human microphysiological vascularized tissue arrays. Lab On A Chip, 2013, 13, 2990–2998.
Mu X, Zheng W, Xiao L, Zhang W, Jiang X. Engineering a 3D vascular network in hydrogel for mimicking a nephron. Lab On A Chip, 2013, 13, 1612–1618.
Moya M L, Hsu Y H, Lee A P, Hughes C C, George S C. In vitro perfused human capillary networks. Tissue Engineering Part C: Methods, 2013, 19, 730–737.
Schimek K, Busek M, Brincker S, Groth B, Hoffmann S, Lauster R, Lindner G, Lorenz A, Menzel U, Sonntag F, Walles H, Marx U, Horland R. Integrating biological vas-culature into a multi-organ-chip microsystem. Lab On A Chip, 2013, 13, 3588–3598.