بررسی عددی تمرکز و جداسازی سلول‌های هم‌اندازه با امواج آکوستیک سطحی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• دنیا شاهانی
• عباس رامیار
• آرش محبوبی دوست

مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل.

10.22067/jacsm.2021.56217.0

چکیده

تشخیص و تحلیل سلول‌های تومور در گردش می‌تواند اطلاعات مهمی برای جلوگیری از گسترش سرطان ارائه کند، سرطانی که سالانه جان میلیون‌ها انسان را در سراسر جهان می‌گیرد. بنابراین محققان در تلاش‌اند راهی برای تشخیص و جداسازی این سلول‌های سرطانی بیابند. در این پژوهش از کد اوپن‌فوم برای شبیه‌سازی تمرکز و جداسازی گلبول سفید از سلول سرطان پروستات، با استفاده از امواج آکوستیک سطحی ایستا و متحرک در 2بخش و بدون نیاز به جریان جانبی استفاده شده است. در بخش اول سلول‌ها به کمک امواج ایستا در مرکز کانال متمرکز می‌شوند. سپس، در بخش بعد به کمک امواج متحرک گلبول سفید خون به‌سمت مخالف رانده می‌شود و 2سلول با نرخ بازیابی 100درصد از یکدیگر جدا می‌شوند.

کلیدواژه‌ها

• آکوستوفورسیس
• امواج آکوستیک سطحی متحرک
• امواج آکوستیک سطحی ایستا
• جداسازی سلول‌ها
• شبیه‌سازی عددی
• میکروفلوئیدیک

---

عنوان مقاله [English]

Numerical Simulation of Same-sized Cells Focusing and Separation with Surface Acoustic Waves

نویسندگان [English]

• Donya shahani
• Abas Ramiar
• Arash Mahboubidoust

Mechanical Engineering, Microfluidics and MEMS Lab, Babol Noshirvani University of Technology.

چکیده [English]

Detection and analysis of circulating tumor cells can provide important information to prevent the spread of cancer, which annually kills millions of people worldwide. So the researchers are trying to find a way to separate these cancer cells for detecting them. In this study, the OpenFOAM code was used to simulate the sheathless focusing and separation of White Blood Cells from Prostate cancer cells using standing and traveling surface acoustic waves in two stages. In the first stage, cells are focused in the center of the channel utilizing standing waves. Then, with the aid of traveling waves, the white blood cells are pushed to the opposite side and the two cells are separated by 100% efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

• Acoustophoresis
• Traveling Surface Acoustic Waves
• Standing Surface Acoustic Waves
• Cell Separation
• Numerical Simulation
• Microfluidic

مراجع

1. مراجع

   1. Büyükkoçak, S., Özer, M. B., and Cetin, B., "Numerical modeling of ultrasonic particle manipulation for microfluidic applications", Microfluidics and Nanofluidics, Vol. 17, No. 6, pp. 1025-1037, (2014).
   2. Shamloo, A., and Boodaghi, M., "Design and simulation of a microfluidic device for acoustic cell separation", Ultrasonics, Vol. 84, pp. 234-243, (2018).
   3. Soliman, A. M., Eldosoky, M. A., and Taha, T. E., "Analysis improvement of standing surface acoustic wave microfluidic devices for bio-particles separation", International Journal of Computer Applications in Technology, Vol. 55, No. 3, pp. 244-256, (2017).
   4. Destgeer, G., Lee, K. H., Jung, J. H., Alazzam, A., and Sung, H. J., "Continuous separation of particles in a PDMS microfluidic channel via travelling surface acoustic waves (TSAW)", Lab on a Chip, Vol. 13, No. 21, pp. 4210-4216, (2013).
   5. Ma, Z., Collins, D. J., Guo, J., and Ai, Y., "Mechanical properties based particle separation via traveling surface acoustic wave", Analytical Chemistry, Vol. 88, No. 23, pp. 11844-11851, (2016).
   6. Wang K., Zhou, W., Lin, Z., Cai, F., Li, F., Wu, J., Meng, L., Niu, L. and Zheng, H., "Sorting of tumour cells in a microfluidic device by multi-stage surface acoustic waves", Sensors and Actuators B: Chemical, Vol. 258, pp. 1174-1183, (2018).
   7. Asoda, S., and Guldiken, R., "Simulation and optimization of a sheathless size-based acoustic particle separator", Microsystem Technologies, pp. 1-12, (2018).
      1. Li, X. J., and Zhou, Y., "Microfluidic devices for biomedical applications", Woodhead Publishing, Now Elsevier, ISBN: 0 85709 697 4, (2013).
   8. Guldiken, R., Jo, M. C., Gallant, N. D., Demirci, U. and Zhe, J., "Sheathless size-based acoustic particle Separation", Sensors, Vol. 12, No. 1, pp. 905-922, (2012).
   9. Nama, N., Barnkob, R., Mao, Z., Kähler, C. J., Costanzo, F., and Huang, T. J., "Numerical study of acoustophoretic motion of particles in a PDMS microchannel driven by surface acoustic waves", Lab on a Chip, Vol. 15(12), pp. 2700-2709, (2015).
   10. Lee, K., Shao, H., Weissleder, R., and Lee, H., "Acoustic purification of extracellular microvesicles", ACS Nano, Vol. 9, No. 3, pp. 2321-2327, (2015).
   11. Barnkob, R., Augustsson, P., Magnusson, C., Lilja, H., Laurell, T., and Bruus, H., "Measuring density and compressibility of white blood cells and prostate cancer cells by microchannel acoustophoresis", Proceedings of the 15th MicroTAS, Seattle, WA, USA, Vol. 26, pp. 127-129, (2011).