Oh, Soojung;Kim, Jangho;Ryu, Hyun Ryul;Lim, Ki-Taek;Chung, Jong Hoon;Jeon, Noo Li
Journal of Biosystems Engineering
/
v.39
no.3
/
pp.244-252
/
2014
Purpose: The development of an efficient in vitro cell culture device to process various cells would represent a major milestone in biological science and engineering. However, the current conventional macro-scale in vitro cell culture platforms are limited in their capacity for detailed analysis and determination of cellular behavior in complex environments. This paper describes a microfluidic-based culture device that allows accurate control of parameters of physical cues such as pressure. Methods: A microfluidic device, as a model microbioreactor, was designed and fabricated to culture Saccharomyces cerevisiae and Chlamydomonas reinhardtii under various conditions of physical pressure stimulus. This device was compatible with live-cell imaging and allowed quantitative analysis of physical cue-induced behavior in yeast and microalgae. Results: A simple microfluidic-based in vitro cell culture device containing a cell culture channel and an air channel was developed to investigate physical pressure stress-induced behavior in yeasts and microalgae. The shapes of Saccharomyces cerevisiae and Chlamydomonas reinhardtii could be controlled under compressive stress. The lipid production by Chlamydomonas reinhardtii was significantly enhanced by compressive stress in the microfluidic device when compared to cells cultured without compressive stress. Conclusions: This microfluidic-based in vitro cell culture device can be used as a tool for quantitative analysis of cellular behavior under complex physical and chemical conditions.
Purpose: The necessity for precise manipulation of bioparticles has greatly increased in the fields of bioscience, biomedical, and environmental monitoring. Dielectrophoresis (DEP) is considered to be an ideal technique to manipulate bioparticles. The objective of this study is to develop a DEP microfluidic device that can trap fluorescent beads, which mimic bioparticles, at the low voltage and frequency of the sinusoidal signal supplied to the microfluidic device. Methods: A DEP microfluidic device, which is composed of polydimethylsiloxane (PDMS) channels and interdigitated electrode networks, is fabricated to trap fluorescent beads. The geometry of the interdigitated electrodes is determined through computational simulation. To determine the optimum voltage and frequency of the sinusoidal signal supplied to the device, the experiments of trapping beads are conducted at various combinations of voltage and frequency. The performance of the DEP microfluidic device is evaluated by investigating the correlation between fluorescent intensities and bead concentrations. Results: The optimum ratio of the widths between the negative and positive electrodes was 1:4 ($20:80{\mu}m$) at a gap of $20{\mu}m$ between the two electrodes. The DEP electrode networks were fabricated based on this geometry and used for the bead trapping experiments. The optimum voltage and frequency of the supplied signal for trapping fluorescent beads were 15 V and 5 kHz, respectively. The fluorescent intensity of the trapped beads increased linearly as the bead concentration increased. The coefficient of determination ($R^2$) between the fluorescent intensity and the bead concentration was 0.989. Conclusions: It is concluded that the microfluidic device developed in this study is promising for trapping bioparticles, such as a cell or virus, if they are conjugated to beads, and their concentration is quantified.
We developed a microfluidic immunoassay platform for the detection of various analytes such as bacterial pathogen by packing antibody-immobilized glass beads in spatially-isolated microchambers on a microfluidic device. Primary amines of antibody were covalently conjugated to carboxyl-terminated glass beads previously treated with aminosilane followed by glutaraldehyde. Through this covalent binding, up to 905 $\mu$g immunoglobulin G (IgG) per gram of glass beads was immobilized. For application, glass beads attaching antibody specific to Escherichia coli O157:H7, a foodborne pathogen, were packed into a microfluidic device and used for the detection of the serotype. This prototype immunoassay device can be used for the simultaneous detection of multiple analytes by sequentially packing different-sized glass beads attaching different antibody in discrete microchambers on a single microfluidic device.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
/
v.17
no.2
/
pp.447-452
/
2013
Microfluidic devices can offer precise control for a verity of tasks involving biological specimen. In this paper, we propose an integrated system consisting of a microfluidic device along with a digital holographic microscope and present three-dimensional (3D) sensing and segmentation of biological microorganisms. When the individual microorganisms are inputted into the microfluidic channel, the holographic microscope records their holograms. The holograms are computationally reconstructed in 3D using Fresnel transform and the reconstructed phase images are used to search the position of microorganisms. Optical experiments are carried out and experimental results are presented to illustrate the usefulness of the proposed system.
For the measurement of biophysical properties related with cardiovascular diseases (CVD), various microfluidic devices were proposed. However, many devices were monitored by optical equipment. Ultrasound measurement to quantify the biophysical properties can provide new insights to understand the cardiovascular diseases. This study aims to check feasibility of microfluidic device for ultrasound image analysis based on 3D printer. To facilitate acoustic transmission, agarose solution is poured around 3D mold connected with holes of the acrylic box. By applying speckle image velocimetry(SIV) technique, flow information in the bifurcated channel was estimated. Considering that ultrasound signal amplitude is determined by red blood cell (RBC) aggregation, RBC aggregation in the bifurcated channel can be estimated through the analysis of ultrasound signal. As examples of microfluidic device which mimic the CVD model, velocity fields in microfluidic devices with stenosis and aneurysm were introduced.
Neural stem cells (NSCs) have the ability to self-renew and differentiate into multiple nervous system cell types. During embryonic development, the concentrations of soluble biological molecules have a critical role in controlling cell proliferation, migration, differentiation and apoptosis. In an effort to find optimal culture conditions for the generation of desired cell types in vitro, we used a microfluidic chip-generated growth factor gradient system. In the current study, NSCs in the microfluidic device remained healthy during the entire period of cell culture, and proliferated and differentiated in response to the concentration gradient of growth factors (epithermal growth factor and basic fibroblast growth factor). We also showed that overexpression of ASCL1 in NSCs increased neuronal differentiation depending on the concentration gradient of growth factors generated in the microfluidic gradient chip. The microfluidic system allowed us to study concentration-dependent effects of growth factors within a single device, while a traditional system requires multiple independent cultures using fixed growth factor concentrations. Our study suggests that the microfluidic gradient-generating chip is a powerful tool for determining the optimal culture conditions.
Kim, Tae Hyeon;Lee, Jong Min;Ahrberg, Christian D.;Chung, Bong Geun
BioChip Journal
/
v.12
no.4
/
pp.294-303
/
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.
Droplet based microfluidic systems have been developed for the application of biological and chemical research field. A picoliter droplet in microfluidic device provides a compartmentalized and well-defined reactor in miniaturized system. The microfluidic system with small droplets can reduce reagent cost and enhance efficiency through automated high-throughput screening system. In this review, we summarize the functionality of droplet based microfluidic system including droplet generation, precise droplet control, and various applications. In addition, this article reviews current applications in chemistry and biology, and discuss advantages of droplet based microfluidics compared with conventional manner.
We present microfluidic method to rapidly analyze the effect of temperature on the change of morphologies of Antarctic bacteria (Pseudoalteromonas sp., Shewanella vesiculosa, Shewanella sp., and Cellulophaga sp.). The microfluidic device is able to generate stable temperature gradient from 7 to$40^{\circ}C$ and dramatically reduce the number of experiments, experimental cost and labor, and amount of sample. Based on this approach, we found that specific bacteria transforming morphology into filament or elongated body strongly depends on cultivation temperature. Interestingly, we found that the morphologies of Pseudoalteromonas sp., Shewanella vesiculosa, Shewanella sp., and Cellulophaga sp. are elongated at below $25^{\circ}C$, above $20^{\circ}C$, above $15^{\circ}C$ and above $35^{\circ}C$, respectively. We envision the microfluidic device is a useful approach to analyze biological events with a high throughput manner.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.