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Observations and analysis of electrokinetically driven particle trapping in planar microelectrode arrays

Authors


Abstract

In situ observations of submicron fluorescent tracers suspended in high ionic strength media sealed in a confined geometry are combined with 3-D simulations in order to provide a better understanding of the synergism between dielectrophoresis and electrothermal flows that cause rapid particle transport and trapping on the surface of planar quadrupolar microelectrodes. The influence of electrode design on the microfluidic patterns and observed particle collection is examined by employing two different types of microelectrodes in the experiments. The potential use of quadrupolar microelectrodes as means for achieving accelerated sampling and signal amplification in future surface based biosensor devices is illustrated with an experiment involving stable capture of antigen-coated polystyrene particles on the surface of an antibody-functionalized microelectrode array.

Abstract

Des observations in situ de traceurs fluorescents submicroniques en suspension dans des milieux à force ionique élevée enfermés dans une configuration confinée sont combinées à des simulations en 3-D dans le but de mieux comprendre la synergie entre les écoulements de type diélectrophorèse et électrothermique qui entraînent un transport rapide des particules et le piégeage à la surface des microélectrodes quadrupolaires planaires. On examine l'influence de la conception des électrodes sur les schémas microfluidiques et la collecte des particules observées en employant deux types différents de microélectrodes dans les expériences. L'utilisation potentielle des microélectrodes quadrupolaires comme moyen de réaliser un échantillonnage accéléré et l'amplification des signaux dans les biosenseurs futurs basés sur des surfaces, est illustrée à l'aide d'une expérience faisant appel à la saisie stable de particules de polystyrène enduites d'antigène à la surface d'une rangée de microélectrodes fonctionnalisées par un anticorps.

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