تعداد نشریات | 44 |
تعداد شمارهها | 1,323 |
تعداد مقالات | 16,270 |
تعداد مشاهده مقاله | 52,953,758 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 15,624,437 |
بهبود فرآیند واکنش در سطح ایمونوسنسور با بهکارگیری فلوی AC الکتروترمال | ||
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز | ||
مقاله 12، دوره 49، شماره 1 - شماره پیاپی 87، اردیبهشت 1398، صفحه 125-133 اصل مقاله (736.01 K) | ||
نویسنده | ||
رضا حاجی آقایی وفایی* | ||
دانشکده مهندسی برق - دانشگاه بناب | ||
چکیده | ||
در سالهای اخیر ایمونوسنسورها از مزایای مجتمعسازی و مینیاتوری کردن در میکروسیالات بهره گرفتهاند. بهمنظور فراهم نمودن: الف) انتقال جرم در ایمونوسنسور ب) پروفایل فلوهای چرخشی کارآمد در اطراف سنسور و ج) افزایش بازده تغلیظ سنسور؛ در این پژوهش یک فلوی AC الکتروترمال کارآمد در داخل میکروکانال بکار برده شد. فلوی چرخشی پیشنهادی پدیده انتقال آنتیژن (موجود در بافر) را به آنتیبادی (موجود در فاز ساکن) بهبود میبخشد و باعث فراهم شدن پروسسه ترکیب بین آنتیبادی و آنتیژن میشود. فیزیکهای حاکم جهت ایجاد فلوی AC الکتروترمال و انجام پروسه تغلیط بر روی سطح سنسور شامل معادلات کوپل شده (الکترواستاتیک، مکانیک سیالات، حرارت، انتقال جرم گونهها و معادله واکنش بین آنتی بادی و آنتی ژن) هستند که با روش المان محدود مورد تحلیل قرار گرفت. شبیهسازی در حالتهای پسیو (بدون فلوی چرخشی) و اکتیو (با فلوی چرخشی) مورد بررسی قرار گرفت و محل قرارگیری سنسور بهینهسازی شد. مطابق نتایج به دست آمده، فلو AC الکتروترمال (ولتاژ 10 ولت، فرکانس 300 کیلوهرتز) منجر به ایجاد فلوی چرخشی در اطراف سنسور میگردد و 5 ثانیه پس از بارگذاری آنالیت، واکنش اتصال آنتیبادی به آنتیژن 10 مرتبه افزایش مییابد. ساختار تغلیظگر پیشنهادی برای سیستمهای ایمونوسنسور مبتنی بر میکروسیالات با مشخصه عدد دامکهلر بزرگ و عدد پکلت کوچک، بسیار کارآمد است. | ||
کلیدواژهها | ||
سیستمهای میکروالکترومکانیکی؛ میکروسیالات؛ فلوی AC الکتروترمال؛ ایمونوسنسور؛ تغلیظ؛ الکتروسینتیک | ||
مراجع | ||
[1] Gardner, J.W. and Varadan, V.K., Microsensors, MEMS and smart devices. John Wiley & Sons, Inc, 2001. [2] Zargari, S., Veladi, H., Sadeghzadeh, B., Shahabi, P., Frounchi, J., Pashaei, A. M., Design and fabrication of a microfluidic chip for in vitro oocyte maturation. Tabriz Journal of Electrical Engineering, 46(377), pp.211-221, 2016. [3] Talebzadeh, N., Malekshahi, M. R., Veladi, H., A novel method to construct a double-side-electrode electroosmotic mixer for biotechnological applications. Tabriz Journal of Electrical Engineering, 46(175), pp.255-265, 2016. [4] Van Weemen, B.K. and Schuurs, A.H.W.M., Immunoassay using antigen—enzyme conjugates. FEBS letters, 15(3), pp.232-236, 1971. [5] Lazcka, O., Del Campo, F.J. and Munoz, F.X., Pathogen detection: a perspective of traditional methods and biosensors. Biosensors and bioelectronics, 22(7), pp.1205-1217, 2007. [6] Ng, A.H., Uddayasankar, U. and Wheeler, A.R., Immunoassays in microfluidic systems. Analytical and bioanalytical chemistry, 397(3), pp.991-1007, 2010. [7] Hu, G., Gao, Y. and Li, D., Modeling micropatterned antigen–antibody binding kinetics in a microfluidic chip. Biosensors and Bioelectronics, 22(7), pp.1403-1409, 2007. [8] Poorreza, E., Vafaie, R.H., Mehdipoor, M., Pourmand, A. and Ghavifekr, H.B., 2013. Microseparator based-on 4-phase travelling wave dielectrophoresis for lab-on-a-chip applications. Indian Journal of Pure & Applied Physics, 51, pp.506-515, 2013. [9] Deval, J., Tabeling, P. and Ho, C.M., A dielectrophoretic chaotic mixer. In Micro Electro Mechanical Systems, The Fifteenth IEEE International Conference on IEEE, (pp. 36-39), Las Vegas, USA, 2002. [10] Ramos, A., Garcia, P., Gonzalez, A., Castellanos, A., Morgan, H. and Green, N.G., AC electrokinetic pumping of liquids using arrays of microelectrodes. In Microtechnologies for the New Millennium 2005 (pp. 305-313). International Society for Optics and Photonics, June, 2005. [11] Lin, C.C., Wang, J.H., Wu, H.W. and Lee, G.B., Microfluidic immunoassays. JALA: Journal of the Association for Laboratory Automation, 15(3), pp.253-274, 2010. [12] Vafaie, R. H., Mehdipour, M., Pourmand, A., & Ghavifekr, H. B., A novel miniaturized electroosmotically-driven micromixer modified by surface channel technology. In Electrical Engineering (ICEE), 20th Iranian Conference on, IEEE (pp. 124-129). 2012. [13] Bown, M.R. and Meinhart, C.D., AC electroosmotic flow in a DNA concentrator. Microfluidics and Nanofluidics, 2(6), pp.513-523, 2006. [14] Gao, Y., Hu, G., Lin, F.Y., Sherman, P.M. and Li, D., An electrokinetically-controlled immunoassay for simultaneous detection of multiple microbial antigens. Biomedical microdevices, 7(4), pp.301-312, 2005. [15] Hong, F.J., Cao, J. and Cheng, P., A parametric study of AC electrothermal flow in microchannels with asymmetrical interdigitated electrodes. International Communications in heat and mass transfer, 38(3), pp.275-279, 2011. [16] Huang, K.R. and Chang, J.S., Three dimensional simulation on binding efficiency of immunoassay for a biosensor with applying electrothermal effect. Heat and Mass Transfer, 49(11), pp.1647-1658, 2013. [17] Liu, X., Yang, K., Wadhwa, A., Eda, S., Li, S. and Wu, J., Development of an AC electrokinetics-based immunoassay system for on-site serodiagnosis of infectious diseases. Sensors and Actuators A: Physical, 171(2), pp.406-413, 2011. [18] Wu, J., Biased AC electro-osmosis for on-chip bioparticle processing. IEEE Transactions on Nanotechnology, 5(2), pp.84-89, 2006. [19] Lian, M., Islam, N. and Wu, J., Particle line assembly/patterning by microfluidic AC electroosmosis. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 34, No. 1, p. 589). IOP Publishing, 2006. [20] Castellanos, A., Ramos, A., Gonzalez, A., Green, N.G. and Morgan, H., Electrohydrodynamics and dielectrophoresis in microsystems: scaling laws. Journal of Physics D: Applied Physics, 36(20), p.2584, 2003. [21] Studer, V., Pépin, A., Chen, Y. and Ajdari, A., An integrated AC electrokinetic pump in a microfluidic loop for fast and tunable flow control. Analyst, 129(10), pp.944-949, 2004. [22] Vafaie, R.H., Ghavifekr, H.B., Lintel, H., Brugger, J. and Renaud, P., Bi‐directional AC electrothermal micropump for on‐chip biological applications. Electrophoresis, 2016. [23] Williams, S.J. and Green, N.G., Electrothermal pumping with interdigitated electrodes and resistive heaters. Electrophoresis, 36(15), pp.1681-1689, 2015. [24] Vafaie, R.H. and Ghavifekr, H.B., 2017. Configurable ACET micro-manipulator for high conductive mediums by using a novel electrode engineering. Microsystem Technologies, 23(5), pp.1393-1403. [25] Sigurdson, M., Wang, D. and Meinhart, C.D., Electrothermal stirring for heterogeneous immunoassays. Lab on a Chip, 5(12), pp.1366-1373, 2005. [26] Feldman, H.C., Sigurdson, M. and Meinhart, C.D., AC electrothermal enhancement of heterogeneous assays in microfluidics. Lab on a Chip, 7(11), pp.1553-1559, 2007. [27] Zhang, R., Dalton, C. and Jullien, G.A., Two-phase AC electrothermal fluidic pumping in a coplanar asymmetric electrode array. Microfluidics and nanofluidics, 10(3), pp.521-529, 2011. [28] Bazant, M.Z. and Ben, Y., Theoretical prediction of fast 3D AC electro-osmotic pumps. Lab on a Chip, 6(11), pp.1455-1461, 2006. [29] Green, N.G., Ramos, A., Gonzalez, A., Morgan, H. and Castellanos, A., Fluid flow induced by nonuniform ac electric fields in electrolytes on microelectrodes. III. Observation of streamlines and numerical simulation. Physical review E, 66(2), p.026305, 2002. [30] Morgan, H. and Green, N.G., AC electrokinetics. Research Studies Press, 2003. [31] Hibbert, D.B., Gooding, J.J. and Erokhin, P., Kinetics of irreversible adsorption with diffusion: Application to biomolecule immobilization. Langmuir, 18(5), pp.1770-1776, 2002. [32] Yuan, Q., Yang, K. and Wu, J., Optimization of planar interdigitated microelectrode array for biofluid transport by AC electrothermal effect. Microfluidics and nanofluidics, 16(1-2), pp.167-178, 2014. [33] Lide, D.R., Handbook of chemistry and physics, 2004. [34] Ghandchi, M. and Vafaie, R.H., AC electrothermal actuation mechanism for on-chip mixing of high ionic strength fluids. Microsystem Technologies, vol.23 no.5, pp.1495-1507, 2017. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 402 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 439 |