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Scientific Reports volume 13、記事番号: 184 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

液滴マイクロ流体工学は、新しいデジタル分子アッセイ、疾患スクリーニング、創傷治癒および材料合成技術が提案されているプラ​​ットフォームを提供します。 しかし、現在の商用液滴生成、組み立て、およびイメージング技術は高価かつ厳格すぎて、液滴の特徴/積荷を迅速かつ広範囲に調整することはできません。 このラピッドプロトタイピングのボトルネックにより、そのアプリケーションのさらなる拡大が制限されています。 ここでは、安価な自家製ピペット液滴マイクロ流体キットを紹介します。 このキットには、簡単な DIY (Do-It-Yourself) ツールで製造できる楕円形のピペット チップ、独自のテープベースまたは 3D プリントされた浅い中心のイメージング チップが含まれており、スマート デバイスによる迅速な単層液滴の集合/固定化とイメージングが可能になります。携帯電話のカメラや小型顕微鏡。 液滴は、高価で研究室専用のマイクロ流体ポンプを使用せずに、手動または自動ピペッティングによって生成されます。 液滴のサイズと流体の粘度/表面張力は、当社の特定の液滴生成、組み立て、およびイメージング設計により大幅に変化する可能性があります。 このラピッド プロトタイピング キットの多用途性は、液滴マイクロ流体プラットフォームから恩恵を受けることができる 3 つの代表的なアプリケーションで実証されます: (1) 標的 RNA を検出および定量するための逆転写を伴う PCR 反応用のマイクロリアクターとしての液滴。 (2) スピルリナ培養用のマイクロコンパートメントとしての液滴、およびスピルリナによる液滴の光学的色/濁度の変化は、光合成培養の成功を確認します。 （３）金キャップポリアクリルアミド／金複合ヤヌスマイクロゲルの制御合成のためのテンプレート／型としての液滴。 したがって、製造が簡単で使いやすいポータブル キットは、設計、トレーニング、教育ラボに最適です。

液滴マイクロ流体工学は、さまざまな学際的なアプリケーションのための強力なツールとして浮上しています 1,2。 液滴マイクロ流体工学に基づいて商業化および提案されている興味深いバイオテクノロジー技術には、単一細胞アッセイ 3,4、液滴デジタル PCR5,6、迅速がんスクリーニング 7,8、薬剤または免疫療法スクリーニング 9,10、抗生物質感受性スクリーニング 11、移植可能な膵島同種移植 12,13 などが含まれます。これらおよび他の多くの用途では、液滴は通常、マイクロリアクター、マイクロコンパートメント、またはテンプレート/モールドとして使用され、それらの多くは液滴マイクロ流体工学の独特の利点を保証します14、15、16、17。 良い例は、液滴をマイクロリアクターとして使用する液滴デジタルポリメラーゼ連鎖反応 (ddPCR) です 6,18。 PCR 反応混合物を多数の均一な液滴に分割するだけで、標的核酸はポアソン分布に従って液滴に分散され、その後 PCR 増幅後にシングルコピー分解能で定量化できます 19。 パフォーマンスの向上は、多数の液滴 (104 ～ 106 個) によって強化され、阻害剤や非ターゲットの影響を軽減し、面倒な標準曲線の構築を行わずに絶対定量を可能にします 20,21。 別の例は、液滴または液滴由来ミクロゲルへの細胞/微生物のカプセル化です。これは、単離された単一細胞および微生物のハイスループット研究のための適切な生物物理学的/生化学的微小環境を備えた多数のマイクロコンパートメントを提供し、連続アッセイ分析が許可されている場合でも大規模なスクリーニングと最適化を促進します。透過性ミクロゲルによる13,22,23,24,25,26,27,28。 マイクロリアクターおよびマイクロコンパートメントの用途に加えて、マイクロテンプレート/型としての液滴が、ソフトおよびハードのマイクロ/ナノ材料の合成に提案されています 29,30,31。 制御された小型サイズ、単位体積あたりの大きな表面積、閉じ込め、および多数の液滴により、高い疎水性勾配、強力な界面活性剤/表面相互作用およびクラウディングによってもたらされる急速な分離および濃縮効果により、目的の構造および機能を備えた材料の容易な合成が可能になります。効果32、33。 液滴マイクロ流体工学は、明らかに、数多くの分野でいくつかの有望な技術に影響を与えています。