Cytotoxicity assessment of silver nanoparticles (AgNPs) was performed using MTT-based microfluidic image cytometry (${\mu}FIC$). The $LC_{50}$ value of HeLa cells exposed to AgNPs in the microfluidic device was estimated as 46.7 mg/L, which is similar to that estimated by MTT-based IC for cells cultured in a 96 well plate (49.9 mg/L). These results confirm that the ${\mu}FIC$ approach can produce cytotoxicity data that is reasonably well-matched with that of the conventional 96 well plate system with much higher efficiency. This ${\mu}FIC$ method provides many benefits including ease of use and low cost, and is a more rapid in vitro cell based assay for AgNPs. This may aid in speeding up data acquisition in the field of nanosafety and make a significant contribution to the quantitative understanding of nanoproperty-toxicity relationships.
Iovenitti, Pio G.;Mutapcic, Emir;Hume, Richard;Hayes, Jason P.
International Journal of CAD/CAM
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제6권1호
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pp.183-192
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2006
A CAD/CAM system has been developed for rapid prototyping (RP) of microfluidic devices based on excimer laser micromachining. The system comprises of two complementary softwares. One, the CAM tool, creates part programs from CAD models. The other, the Simulator Tool, uses a part program to generate the laser tool path and the 2D and 3D graphical representation of the machined microstructure. The CAM tool's algorithms use the 3D geometry of a microstructure, defined as an STL file exported from a CAD system, and process parameters (laser fluence, pulse repetition frequency, number of shots per area, wall angle), to automatically generate Numerical Control (NC) part programs for the machine controller. The performance of the system has been verified and demonstrated by machining a particle transportation device. The CAM tool simplifies part programming and replaces the tedious trial-and-error approach to creating programs. The simulator tool accepts manual or computer generated part programs, and displays the tool path and the machined structure. This enables error checking and editing of the program before machining, and development of programs for complex microstructures. Combined, the tools provide a user-friendly CAD/CAM system environment for rapid prototyping of microfluidic devices.
Kim, Tae Hyeon;Lee, Jong Min;Ahrberg, Christian D.;Chung, Bong Geun
BioChip Journal
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제12권4호
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pp.294-303
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2018
Shear stress occurs in flowing liquids, especially at the interface of a flowing liquid and a stationary solid phase. Thus, it occurs inside the artery system of the human body, where it is responsible for a number of biological functions. The shear stress level generally remains less than $70dyne/cm^2$ in the whole circulatory system, but in the stenotic arteries, which are constricted by 95%, a shear stress greater than $1,000dyne/cm^2$ can be reached. Methods of researching the effects of shear stress on cells are of large interest to understand these processes. Here, we show the development of a microfluidic device for generating shear stress gradients. The performance of the shear stress gradient generator was theoretically simulated prior to experiments. Through simple manipulations of the liquid flow, the shape and magnitude of the shear stress gradients can be manipulated. Our microfluidic device consisted of five portions divided by arrays of micropillars. The generated shear stress gradient has five distinct levels at 8.38, 6.55, 4.42, 2.97, and $2.24dyne/cm^2$. Thereafter, an application of the microfluidic device was demonstrated testing the effect of shear stress on human umbilical vein endothelial cells.
River and stream are the important water supply source in our lives. Eutrophication causes excessive green algae growth including microcystis, which makes harmful to ecosystem and human health. Therefore, the water purification process to remove green algae is essential. In Korea, green algae alarm system exists depending on the concentration of green algae cells in river or stream. To maintain the growth amount under control, green algae monitoring system is being used. However, the unmanned, small and automatic monitoring system would be preferable. In this study, we developed the 3D printed device to measure the concentration of green algae cell using microfluidic droplet generator and deep learning. Deep learning network was trained by using transfer learning through pre-trained deep learning network. This newly developed microfluidic cell counter has sufficient accuracy to be possibly applicable to green algae alarm system.
The successful synthesis of hyaluronic acid micro-threads is very promising approach for the broad application in tissue engineering such as dermal fillers. Because hyaluronic acid has the excellent biocompatibility and ability to maintain the moisture of up to several hundred times its own weight. In order to generate the hyaluronic acid micro-threads in microfluidic system, we employed two-phase flow microfluidic chip to make a rapid synthesis of the hyaluronic acid hydrogel. Hyaluronic acid was mixed with 0.02N NaOH solution and 1, 4-Butanediol diglycidyl ether (BDDE) solution and then injected into core channel. The ethanol was used for the 3-dimensional micro-thread formation in sheath channel. We manipulated the diameter of HA micro-threads using controlling of flow rates in microfluidic chip, and showed the feasibility of immobilization in HA micro-threads with florescent substances. Also, the generated HA micro-threads were evaluated and showed the suitable properties with tensile strength, bending property, and swelling profiles for dermal fillers. As a result, we suggested an innovative method for microfluidic chip-based HA micro-threads which could safely be applied as dermal filler in tissue engineering.
Streptococcus mutans is the primary causative agent of caries, which is one of the most common human diseases. Thus, rapid and early detection of cariogenic bacteria is critical for its prevention. This study investigated the combination of loop-mediated isothermal amplification (LAMP) and microfluid technology to quantitatively detect S. mutans. A low-cost, rapid microfluidic chip using LAMP technology was developed to amplify and detect bacteria at 2.2-2.2 × 106 colony-forming units (CFU)/ml and its detection limits were compared to those of standard polymerase chain reaction. A visualization system was established to quantitatively determine the experimental results, and a functional relationship between the bacterial concentration and quantitative results was established. The detection limit of S. mutans using this microfluidic chip was 2.2 CFU/ml, which was lower than that of the standard approach. After quantification, the experimental results showed a good linear relationship with the concentration of S. mutans, thereby confirming the effectiveness and accuracy of the custom-made integrated LAMP microfluidic system for the detection of S. mutans. The microfluidic system described herein may represent a promising simple detection method for the specific and rapid testing of individuals at risk of caries.
A chromogenic biosensor employing microfluidics on a chip has been developed for the determination of high-density lipoprotein (HDL) cholesterol (HDL-C) in human serum. We have investigated a plain and effective method to immobilize enzymes within the microchip without chemically modifying micro-channel or technically micro-fabricating column reactor and fluid channel network. In assessing risk factors of coronary heart disease, a micro-chip system would minimize requirements of instrument and reagent handling.
본 연구에서 제안한 microfluidic system은 열공압 방식으로 구동되고 indium tin oxide (ITO) 및 polydimethylsiloxane(PDMS)로 제작하여 공정이 간단하고 비용이 저렴하여 일회용으로 사용이 가능하며 투명한 장점을 갖는다. 또한 마이크로 펌프는 인-채널 구조의 마이크로 밸브와 동일한 공정으로 제작하였다. 제안된 마이크로 펌프는 인-채널 구조의 마이크로 밸브와 같은 기판 위에 쉽게 집적하여 제작할 수 있다. 마이크로 펌프의 pumping rate는 인가 펄스 전압의 주파수와 duty비를 변화시켜 최적화하였다. Duty 비가 1%이고 주파수가 2 Hz일 때 최대 pumping rate를 보였으며 이때 pumping rate는 26.18nl/min이였다. 마이크로 밸브는 ITO 히터에 전력을 인가함으로서 유량의 on/off 제어가 잘 됨을 확인할 수 있었고 유체를 closing하기 위해 필요한 전력은 100mW이다.
A micro-PIV(particle image velocimetry) measurement has been conducted to investigate flow fields in such microfluidic devices as microchannels and micronozzle. The present study employs a state-of-art micro-PIV system which consists of epi-fluorescence microscope, 620nm diameter fluorescent seed particles and an 8-bit megapixel CCD camera. Velocity vector fields with a resolution of $6.7\times6.7{\mu}m$ has been obtained, and the attention has been paid on the effect of varying measurement conditions of particle diameter and particle concentration on the resulting PIV results. In this study, the microfluidic elements were fabricated on plastic chips by means of MEMS processes and a subsequent molding process. Flow fields in a variety of microchannels as well as micronozzle have been investigated.
International Journal of Vascular Biomedical Engineering
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제4권2호
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pp.1-6
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2006
Microsystems create new opportunities for conventional cell analysis by combining microfluidics and flow cytometry. This article describes recent developments in conventional flow cytometers and related microfluidic flow cytometers to detect, analyze, and sort cells or particles. Flow cytometry strongly consisted of fluidics, optics and electronics requires a large space to equip various components, which are mostly the fluidic components such as compressor, fluid handling system. Adopting microfluidics into flow cytometry enables volume- and power-efficient, inexpensive and flexible analysis of particulate samples. In this paper, we review various efforts that take advantage of novel techniques to build microfluidic cell analysis systems with high-speed analytical capability. Highly integrated microfluidic cytometry shows great promise for basic biomedical and pharmaceutical research, and robust and portable point-of-care devices could be used in clinical settings.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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