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1. microfluidic ChipShopのマイクロ流体チップ

microfluidic ChipShop GmbHのマイクロ流体チップと関連サービスを御紹介いたします。マイクロ流体機能・コンセプトを低リスクで評価できる,多数のカタログ製品を用意しております。また,お客様の御要望に応じたカスタマイズチップをデザイン,試作,量産しています。

2. オンチップPCR / 高速化と産出効率の向上を実現


チャンバサイズの縮小とPCRの高速化

従来のサーマルサイクラーにおけるPCRでは,プラスチックチューブ内の分散媒中でDNAサンプルがプライマーやポリメラーゼ分子とともに繰り返し温度循環されます。この場合,温度を循環させるサーマルマスに対し,実際に対象となるDNAは極めて少なく,時間もかかるという課題があります。

そこで,マイクロ流路を用いてPCRの熱反応時間を減少させる解決法を2つ提案いたします。

▶ チャンバサイズの縮小と高速並行処理 (クリックでジャンプ)

▶ 蛇行流路を用いる高速連続流PCR (クリックでジャンプ)



PCRの熱反応時間を減らすためには,サンプル量を減らすことが得策です。反応速度は,拡散によって制御される分子輸送により試薬とサンプルが結合する時間で決まるため,反応チャンバのサイズを小さくすることで拡散距離を短くすることが有効です。

オンチップPCRシステム ChipGenie edition TSO

ChipGenie edition TSOは,マイクロ流体チップ上でリアルタイムPCRを実現する小型のサーマルサイクル式PCRシステムです。DNAに反応する蛍光染料を測定することで,増幅の急激な上昇をリアルタイムで確認することができます。
測定する蛍光染料の励起,検出波長はカスタマイズ可能です。サンプルはスライドガラスサイズのチップにて,同時に最大16個まで検出できます。

Chamber chip
PCRマイクロ流体チップの例 / 反応チャンバチップ[750]
チャンバボリューム5 µL,チャンバ数16個のタイプ。

ChipGenie edition TSO
オンチップPCRシステム / ChipGenie edition TSO
温度ゾーンの温度,加熱 / 冷却速度を制御できる。リアルタイム検出用に蛍光光学ユニットを搭載。
測定例
ChipGenie edition TSO測定例
ChipGenie edition TSOと付属ソフトウェアを使用して得られたqPCRの解析結果。



[動画] オンチップPCRシステム / ChipGenie edition TSO
microfluidic ChipShopによる,マイクロ流体チップを用いる高速小型PCR装置のデモビデオ

ChipGenie edition TSO 詳細 (クリックで展開)


基本情報
· 外形(蓋を閉じた状態) (LxWxH): 225 mm x 170 mm x 132 mm
· 重量: 4.0 kg
· データ接続: Mini-USB
· 電源供給: 16 V,10 A DC (160 Watt)
· 使用するマイクロ流体チップの外形: 25.5 mm x 75.5 mm

蛍光検出器
1. 励起 470 nm,検出 520 nm
2. 励起 625 nm,検出 680 nm
· 蛍光染料としてFluorescein (6-Fam)とIndodicarbocyanine (Cy™5)の使用を推奨。
· オプションで励起・検出波長の変更が可能。お問い合わせください。

ヒーター
· 加熱エリア: 78 mm x 26 mm
· 加熱速度: 8 °C/s
· 冷却速度: 8 °C/s



連続流PCR

サーマルサイクル処理を行う代わりに,下の左図のように,異なる固定温度を持つホットプレート上の流路内をサンプルが移動することで,チップ上の連続流にて変性,プライマーのアニーリング,伸長が高速で実施されるコンセプトです。

例えば500 µm x 100 µmのマイクロ流路を用いる場合は,長さ2 mmのサンプルプラグであるとするとサーマルマスは0.1 mg程度と非常に小さくなり,極めて短時間のうちにPCRが実行可能です。

連続流PCRコンセプト
連続流PCRのコンセプト
異なる温度を持つ加熱ゾーンの上に置かれた流路を試薬が通りPCRが連続的に実施される。

TSO-3Z
リアルタイム連続流PCRシステム/ ChipGenie edition TSO-3Z
マイクロ流体チップを用いる連続流PCRシステム。蛍光検出による増幅の測定が可能。
温度制御
ChipGenie edition TSO-3Zの温度制御
リアルタイム連続流PCRシステムChipGenie edition TSO-3Zのコントロールパネル。各加熱ゾーンの温度を設定可能。


Cartridge
連続流PCR機能を組み込んだカスタマイズチップの例: Multisense Chip
オンチップのDNA抽出,PCR,検出等の機能を統合。

Integrated microfluidic chip for continuous-flow PCR and parallel immunoassay, FP7 project Multisense Chip, No. 261810


ChipGenie edition TSO-3Z 詳細 (クリックで展開)


基本情報
· 外形(蓋を閉じた状態) (LxWxH): 225 mm x 170 mm x 132 mm
· 重量: 3.6 kg
· データ接続: USB-B
· 電源供給: 24 V,9.2 A (220 Watt)
· 使用するマイクロ流体チップの外形: 25.5 mm x 75.5 mm

蛍光検出器
1. 励起 470 nm,検出 525 nm
2. 励起 620 nm,検出 680 nm
· 蛍光染料としてFluorescein (6-Fam)とIndodicarbocyanine (Cy™5)の使用を推奨。
· オプションで励起・検出波長の変更が可能。お問い合わせください。

ヒーター
· 加熱エリア: 79 mm x 25.40 mm (3ゾーンに分割)
· 加熱速度: 2 °C/s
· 冷却速度: 2.5 °C/s

別途必要な装置
· シリンジポンプ(最小流量1 µL/min程度)

連続流PCR向けのマイクロ流体チップ

デザイン番号 [47] [65] [243] [708]
流路容積 [µL] 50 40 270 45
PCRサイクル数 15 36 40 41
入口 / 出口の個数 1 / 1 2 / 3 1 / 1 1 / 1

連続流PCRチップ
連続流PCRチップ[47]
連続流PCRチップ
連続流PCRチップ[65]
連続流PCRチップ
連続流PCRチップ[243]
連続流PCRチップ
連続流PCRチップ[708]


3. [OEMサービス] POCTカートリッジへのPCRの統合


サンプルからのDNAの抽出とPCRによる増幅,検出までのプロセスをすべて1つのマイクロ流体チップに統合することができます。microfluidic ChipShopではこのようなカスタマイズデザインのPOCTカートリッジをデザイン,試作,OEM生産しています。

Cartridge
カスタマイズ例1: リアルタイムPCRチップ
病原体検出用PCRチップの例。

Real-time PCR chip for B-agent detection, Horizon 2020 project, No. 700264



Cartridge
カスタマイズ例2: Multisense Chip
オンチップのDNA抽出,PCR,検出等の機能を統合。

Integrated microfluidic chip for continuous-flow PCR and parallel immunoassay, FP7 project Multisense Chip, No. 261810

4. カタログ製品


マイクロ流体チップや装置類だけでなく,チップとアクセサリをセットにした便利なスターターキットもカタログ製品として御用意しています。

Catalogue
Lab-on-a-Chipカタログ
様々な種類のチップやアクセサリ,キットをカタログ製品として掲載。
スターターキット
PCRスターターキットの例
PCRチップとアクセサリがセットになった便利なキット。


Publication list: microfluidic ChipShopのマイクロ流体チップを用いた研究成果 (抜粋)

[POCT (Point of care testing)]
▶A low-cost integrated biosensing platform based on SiN nanophotonics for biomarker detection in urine. D Martens et al., Anal. Methods, 2018, 10, 3066 (Keywords: Biomarker detection, Nanophotonic sensor, POC)
▶Label-Free and Real-Time Detection of Tuberculosis in Human Urine Samples Using a Nanophotonic Point-of-Care Platform. P Ramirez-Priego et al., ACS Sens. 2018, 3, 10, 2079-2086 (Keywords: Immunology, Anatomy, Sensors)
▶Microfluidic Cartridges for Automated, Point-of-Care Blood Cell Counting. S Smith et al., SLAS TECHNOLOGY: Translating Life Sciences Innovation, 22(2), 176-185 (Keywords: Microfluidics, Point-of-care diagnostics, Blood cell counting)
▶Blister pouches for effective reagent storage on microfluidic chips for blood cell counting. S Smith et al., Microfluidics and Nanofluidics, 20(12), December 2016 (Keywords: Blister pouch, Microfluidics, Reagent storage)

[POCT (Point of care testing)とマイクロ流体デバイスの標準化の検討]
▶Accelerating innovation and commercialization through standardization of microfluidic-based medical devices. D Reyes et al., Lab Chip, 2021, 21, 9-21 (Keywords: Microfluidics, Standardization)

[Organ-on-a-chip / Microphysiological systems]
▶A new organ-on-chip platform for physiological relevant in-vitro reproduction of the blood–brain barrier. H Kiessling et al., MicroTAS 2015 (Keywords: Organ-on-a-chip, Dielectrophoresis, Polymer microfabrication)
▶Monitoring cytochrome P450 activity in living hepatocytes by chromogenic substrates in response to drug treatment or during cell maturation. J Theobald et al., Arch Toxicol 92, 1133-1149 (2018) (Keywords: Hepatocytes, Fluorescence, CYP450 enzymes)
▶A three-dimensional immunocompetent intestine-on-chip model as in vitro platform for functional and microbial interaction studies. M Maurer et al., Biomaterials, Volume 220, November 2019, 119396 (Keywords: Microphysiological system, Gut-on-chip, Microbiota)
▶Endogenous metabolites of vitamin E limit inflammation by targeting 5-lipoxygenase. H Pein et al., Proc. of SPIE Vol. 10699 106990U-1 (Keywords: Granulocytes, Inflammatory diseases, Lipids)
▶In vitro metabolic activation of vitamin D3 by using a multicompartment microfuidic liverkidney organ on chip platform. J Theobald et al., Scientific Reports | (2019) 9:4616 (Keywords: Lab-on-a-chip, Multicellular systems)
▶Co-infection with Staphylococcus aureus after primary influenza virus infection leads to damage of the endothelium in a human alveolus-on-a-chip model. S Deinhardt-Emmer, K Rennert et al., Biofabrication 12 (2020) 025012 (Keywords: Immune-responsive model, inflammatory response)

[Immunoassay / イムノアッセイ]
▶An integrated homogeneous SPARCL™ immunoassay for rapid biomarker detection on a chip. N Sandetskaya et al., Anal. Methods, 19, 2542-2550, 2019. (Keywords: Immunoassay, Quantitative detection, biomarker)

[Droplet generation / 液滴生成]
▶High-Throughput Optimization of Recombinant Protein Production in Microfluidic Gel Beads. M Napiorkowska et al., Small 2021, 17, 2005523 (Keywords: Droplet microfluidics, Gel microdroplets, High-throughput screening)
X線光学製品と微細加工技術LIGA
X-ray optics and micro fabrication (LIGA)

マイクロ流体デバイス
Microfluidic devices