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Scientific Reports 13권, 기사 번호: 184(2023) 이 기사 인용

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Droplet microfluidics는 새로운 디지털 분자 분석, 질병 스크리닝, 상처 치유 및 재료 합성 기술이 제안된 플랫폼을 제공합니다. 그러나 현재 상업용 액적 생성, 조립 및 이미징 기술은 너무 비싸고 단단하여 액적 특징/화물을 신속하고 광범위하게 조정할 수 없습니다. 이러한 신속한 프로토타이핑 병목 현상으로 인해 해당 응용 프로그램의 추가 확장이 제한되었습니다. 여기서는 저렴한 집에서 만든 피펫 액적 미세 유체 키트가 소개됩니다. 이 키트에는 간단한 DIY(Do-It-Yourself) 도구로 제작할 수 있는 타원형 피펫 팁, 신속한 단층 액적 조립/고정화 및 스마트 이미징을 가능하게 하는 독특한 테이프 기반 또는 3D 인쇄된 얕은 중심 이미징 칩이 포함되어 있습니다. 전화 카메라 또는 소형 현미경. 값비싼 실험실용 미세유체 펌프 없이 수동 또는 자동 피펫팅으로 액적을 생성합니다. 액적 크기와 유체 점도/표면 장력은 당사의 특정 액적 생성, 조립 및 이미징 설계로 인해 크게 달라질 수 있습니다. 이 신속한 프로토타이핑 키트의 다양성은 액적 미세유체 플랫폼의 이점을 누릴 수 있는 세 가지 대표적인 응용 분야를 통해 입증됩니다. (1) 표적 RNA를 검출하고 정량화하기 위한 역전사를 이용한 PCR 반응을 위한 마이크로반응기로서의 액적. (2) 스피루리나 배양을 위한 미세구획으로서의 물방울과 스피루리나가 포함된 물방울의 광학 색상/탁도 변화는 성공적인 광합성 배양을 확인합니다. (3) 금으로 덮인 폴리아크릴아미드/금 복합 야누스 마이크로겔의 제어된 합성을 위한 템플릿/주형으로서의 액적. 따라서 쉽게 제작되고 사용자 친화적인 휴대용 키트는 설계, 교육 및 교육 실험실에 이상적으로 적합합니다.

액적 미세유체학은 다양한 종합 응용 분야를 위한 강력한 도구로 등장했습니다1,2. 액적 미세유체를 기반으로 하는 흥미로운 상용화 및 제안된 생명공학 기술에는 단일 세포 분석3,4, 액적 디지털 PCR5,6, 신속한 암 스크리닝7,8, 약물 또는 면역요법 스크리닝9,10, 항생제 감수성 스크리닝11, 이식 가능한 췌도 동종 이식12,13 등이 포함됩니다. 이러한 응용 분야와 기타 여러 응용 분야의 경우 액적은 일반적으로 마이크로반응기, 마이크로구획 또는 템플릿/금형으로 사용되며 그 중 다수는 액적 미세유체의 고유한 장점을 보장합니다. 좋은 예는 액적을 마이크로반응기로 사용하는 액적 디지털 중합효소 연쇄 반응(ddPCR)입니다. 단순히 PCR 반응 혼합물을 여러 개의 균일한 액적으로 나누면 표적 핵산이 포아송 분포에 따라 액적에 분포되고 이후 PCR 증폭 후 단일 복사본 해상도로 정량화될 수 있습니다19. 향상된 성능은 억제제 또는 비표적의 영향을 완화하고 지루한 표준 곡선 구성 없이 절대 정량화를 허용하는 다수의 액적(104-106)에 의해 향상됩니다. 또 다른 예는 분리된 단일 세포 및 미생물에 대한 높은 처리량 연구를 위한 적절한 생물리학적/생화학적 미세 환경을 갖춘 수많은 미세구획을 제공하여 순차적 분석 분석이 허용되는 경우에도 대규모 스크리닝 및 최적화를 촉진할 수 있는 액적 또는 액적 유래 마이크로겔의 세포/미생물 캡슐화입니다. 투과성 마이크로젤13,22,23,24,25,26,27,28. 마이크로반응기 및 마이크로컴파트먼트 애플리케이션 외에도 마이크로 템플릿/몰드로서의 액적은 부드럽고 단단한 마이크로/나노 물질의 합성을 위해 제안되었습니다. 제어된 소형 크기, 단위 부피당 큰 표면적, 감금 및 많은 수의 액적은 높은 소수성 구배, 강한 계면활성제/표면 상호 작용 및 크라우딩에 의해 도입된 신속한 분리 및 농축 효과로 인해 원하는 구조와 기능을 가진 물질의 손쉬운 합성을 가능하게 합니다. 효과32,33. 액적 미세유체학은 다양한 분야에서 여러 유망 기술에 영감을 주었습니다.