Une maison

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 184 (2023) Citer cet article

4185 Accès

3 citations

6 Altmétrique

Détails des métriques

La microfluidique des gouttelettes offre une plate-forme à partir de laquelle de nouvelles technologies d’analyse moléculaire numérique, de dépistage de maladies, de cicatrisation des plaies et de synthèse de matériaux ont été proposées. Cependant, les technologies commerciales actuelles de génération, d’assemblage et d’imagerie de gouttelettes sont trop coûteuses et trop rigides pour permettre un réglage rapide et à grande échelle des caractéristiques/cargaisons des gouttelettes. Ce goulot d’étranglement du prototypage rapide a limité l’expansion de son application. Ici, un kit microfluidique de gouttelettes de pipette fait maison peu coûteux est présenté. Ce kit comprend des pointes de pipettes elliptiques qui peuvent être fabriquées avec un simple outil de bricolage (Do-It-Yourself), une puce d'imagerie unique à base de bande ou imprimée en 3D à centre peu profond qui permet un assemblage/une immobilisation rapide de gouttelettes monocouches et une imagerie avec un smart- appareil photo de téléphone ou microscope miniature. Les gouttelettes sont générées par pipetage manuel ou automatique sans pompes microfluidiques coûteuses et liées au laboratoire. La taille des gouttelettes et la viscosité/tension superficielle du fluide peuvent varier considérablement en raison de nos conceptions particulières de génération, d’assemblage et d’imagerie de gouttelettes. La polyvalence de ce kit de prototypage rapide est démontrée par trois applications représentatives qui peuvent bénéficier d'une plateforme microfluidique de gouttelettes : (1) Gouttelettes en tant que microréacteurs pour la réaction PCR avec transcription inverse pour détecter et quantifier les ARN cibles. (2) Les gouttelettes servant de microcompartiments pour la culture de la spiruline et les changements optiques de couleur/turbidité des gouttelettes contenant de la spiruline confirment la réussite de la culture photosynthétique. (3) Gouttelettes comme modèles/moules pour la synthèse contrôlée de microgels Janus composites polyacrylamide/or recouverts d'or. Ce kit portable, facile à fabriquer et convivial, est donc parfaitement adapté aux laboratoires de conception, de formation et d’enseignement.

La microfluidique des gouttelettes est devenue un outil puissant pour diverses applications multidisciplinaires1,2. Les technologies biotechnologiques passionnantes commercialisées et proposées basées sur la microfluidique des gouttelettes comprennent le test sur cellule unique3,4, la PCR numérique par gouttelettes5,6, le dépistage rapide du cancer7,8, le dépistage de médicaments ou d'immunothérapie9,10, le dépistage de sensibilité aux antibiotiques11, les allogreffes d'îlots implantables12,13, etc. pour ces applications et bien d’autres, les gouttelettes sont généralement utilisées comme microréacteurs, microcompartiments ou modèles/moules et un grand nombre d’entre elles garantissent les avantages uniques de la microfluidique des gouttelettes14,15,16,17. Un bon exemple est la réaction en chaîne par polymérase numérique en gouttelettes (ddPCR) qui utilise des gouttelettes comme microréacteurs6,18. En divisant simplement le mélange de réaction PCR en plusieurs gouttelettes uniformes, les acides nucléiques cibles sont distribués dans les gouttelettes selon la distribution de Poisson et peuvent ensuite être quantifiés avec une résolution en une seule copie après amplification PCR19. Les performances améliorées sont renforcées par un grand nombre de gouttelettes (104-106) qui atténuent les influences des inhibiteurs ou des non-cibles et permettent une quantification absolue sans construction fastidieuse de courbes standard20,21. Un autre exemple est l'encapsulation de cellules/micro-organismes dans des gouttelettes ou des microgels dérivés de gouttelettes qui pourraient fournir à de nombreux microcompartiments les microenvironnements biophysiques/biochimiques appropriés pour l'étude à haut débit de cellules individuelles et de micro-organismes isolés afin d'accélérer le criblage et l'optimisation à grande échelle, même avec une analyse séquentielle autorisée. par des microgels perméables13,22,23,24,25,26,27,28. En plus des applications de microréacteurs et de microcompartiments, des gouttelettes comme micromodèles/moules ont été suggérées pour la synthèse de micro/nanomatériaux mous et durs29,30,31. La taille miniature contrôlée, la grande surface par unité de volume, le confinement et le grand nombre de gouttelettes permettent une synthèse facile de matériaux dotés des structures et des fonctionnalités souhaitées en raison des effets de ségrégation et de concentration rapides introduits par un gradient d'hydrophobie élevé, une forte interaction tensioactif/surface et l'encombrement. effets32,33. La microfluidique des gouttelettes a clairement inspiré plusieurs technologies prometteuses dans de nombreuses disciplines.