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Innovative Hydrophobic Valve Allows Complex Liquid Manipulations in a Self-Powered Channel-Based Microfluidic Device.
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2019-03-07 , DOI: 10.1021/acssensors.8b01555 Francesco Dal Dosso 1 , Lisa Tripodi 1 , Dragana Spasic 1 , Tadej Kokalj 1 , Jeroen Lammertyn 1
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2019-03-07 , DOI: 10.1021/acssensors.8b01555 Francesco Dal Dosso 1 , Lisa Tripodi 1 , Dragana Spasic 1 , Tadej Kokalj 1 , Jeroen Lammertyn 1
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We present an innovative, simple, and versatile hydrophobic valve enabling all-important complex liquid manipulations on self-powered, channel-based microfluidic devices and as such being extremely valuable for the design of highly demanding point-of-care (POC) platforms. The presented hydrophobic valve is made of filter paper treated with a fluorinated compound (i.e., Aquapel) and shows both superhydrophobic properties (contact angle up to 155°) and high resistance to liquid pressure (up to 9 kPa), while retaining gas permeability and utter fabrication simplicity. Whereas this valve can be integrated in any channel-based system and can be used both as a vent, to delay liquid displacement on chip, or as a barrier, to stop the liquid flow in a certain direction, in this work we demonstrate some of its capacities by combining it with our in house developed self-powered SIMPLE and iSIMPLE platforms. First, we integrated it with the infusion iSIMPLE pump, thus generating completely fail-proof activation regardless of how the operator is actuating the system. Second, we used hydrophobic valves as both barrier and vent in the same microfluidic chip, which allowed the combination of two SIMPLE pumps for splitting one sample in two parallel channels. This attribute is fundamental for achieving multiplex analysis on completely autonomous microfluidic platforms. Finally, we achieved an unprecedented liquid manipulation for a self-powered microfluidic platform, namely, shuttling of liquid, after a single user activation by combining for the first time SIMPLE and iSIMPLE with the developed hydrophobic vent and barrier, all in a single chip. These results convincingly demonstrated that the developed hydrophobic valve combined with SIMPLE/iSIMPLE presents an essential building block for an ideal POC system, which is self-powered, inexpensive, and robust and can perform complex bioassays upon a single user activation.
中文翻译：
创新的疏水阀可在基于通道的自供电微流体设备中进行复杂的液体处理。
我们提供了一种创新，简单且通用的疏水阀，可在基于通道的自供电微流体设备上进行所有重要的复杂液体操作，因此对于设计高要求的即时医疗（POC）平台非常有价值。所介绍的疏水阀是由经过氟化化合物（即Aquapel）处理的滤纸制成，既具有超疏水性能（接触角高达155°）又具有高耐液体压力（高达9 kPa），同时保持了透气性和完全简单的制造。鉴于此阀可以集成在任何基于通道的系统中，并且既可以用作排气孔，以延迟液体在芯片上的位移，也可以用作屏障，以阻止液体沿特定方向流动，在这项工作中，我们通过将其与内部开发的自供电SIMPLE和iSIMPLE平台相结合来展示其某些功能。首先，我们将其与输液iSIMPLE泵集成在一起，因此无论操作员如何启动系统，都可以产生完全防故障的激活。其次，我们在同一微流控芯片中使用疏水阀作为屏障和排气孔，从而允许两个SIMPLE泵组合使用，将一个样品分成两个平行通道。此属性是在完全自主的微流控平台上实现多重分析的基础。最后，我们为自供电的微流控平台实现了前所未有的液体处理，即穿梭液体，在单个用户激活后，首次将SIMPLE和iSIMPLE与已开发的疏水性通风口和屏障结合在一起，全部都集成在单个芯片中。这些结果令人信服地证明，与SIMPLE / iSIMPLE结合使用的疏水阀为理想的POC系统提供了重要的组成部分，该系统具有自供电功能，价格低廉且功能强大，可以在单个用户激活时执行复杂的生物测定。
更新日期：2019-02-26
中文翻译：
创新的疏水阀可在基于通道的自供电微流体设备中进行复杂的液体处理。
我们提供了一种创新，简单且通用的疏水阀，可在基于通道的自供电微流体设备上进行所有重要的复杂液体操作，因此对于设计高要求的即时医疗（POC）平台非常有价值。所介绍的疏水阀是由经过氟化化合物（即Aquapel）处理的滤纸制成，既具有超疏水性能（接触角高达155°）又具有高耐液体压力（高达9 kPa），同时保持了透气性和完全简单的制造。鉴于此阀可以集成在任何基于通道的系统中，并且既可以用作排气孔，以延迟液体在芯片上的位移，也可以用作屏障，以阻止液体沿特定方向流动，在这项工作中，我们通过将其与内部开发的自供电SIMPLE和iSIMPLE平台相结合来展示其某些功能。首先，我们将其与输液iSIMPLE泵集成在一起，因此无论操作员如何启动系统，都可以产生完全防故障的激活。其次，我们在同一微流控芯片中使用疏水阀作为屏障和排气孔，从而允许两个SIMPLE泵组合使用，将一个样品分成两个平行通道。此属性是在完全自主的微流控平台上实现多重分析的基础。最后，我们为自供电的微流控平台实现了前所未有的液体处理，即穿梭液体，在单个用户激活后，首次将SIMPLE和iSIMPLE与已开发的疏水性通风口和屏障结合在一起，全部都集成在单个芯片中。这些结果令人信服地证明，与SIMPLE / iSIMPLE结合使用的疏水阀为理想的POC系统提供了重要的组成部分，该系统具有自供电功能，价格低廉且功能强大，可以在单个用户激活时执行复杂的生物测定。
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