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Selective electrohydrodynamic concentration of waterborne parasites on a chip

Authors :
Romuald Lejard-Malki
Alexis Vlandas
Jérôme Follet
Vincent Senez
Biotechnologie et Gestion des Agents Pathogènes en agriculture (BioGAP)
Institut Supérieur d'Agriculture de Lille (ISA)-Institut Charles Viollette (ICV) - EA 7394 (ICV)
Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Artois (UA)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Artois (UA)-Institut Supérieur d'Agriculture
Department of Materials
University of Oxford [Oxford]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN)
Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)
Institut Supérieur d'Agriculture de Lille (ISA)
Université catholique de Lille (UCL)-Université catholique de Lille (UCL)-Institut Charles Viollette (ICV) - EA 7394 (ICV)
Université d'Artois (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université de Lille-Université d'Artois (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université de Lille
University of Oxford
Institut Charles Viollette (ICV) - EA 7394 (ICV)
Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Artois (UA)-Institut Supérieur d'Agriculture-Université du Littoral Côte d'Opale (ULCO)-Université de Lille-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Artois (UA)-Institut Supérieur d'Agriculture-Institut Supérieur d'Agriculture de Lille (Groupe ISA)
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 (IEMN)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Ecole Centrale de Lille-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)
Source :
Lab on a Chip, Lab on a Chip, Royal Society of Chemistry, 2018, 18 (21), pp.3310-3322. ⟨10.1039/C8LC00840J⟩, Lab on a Chip, 2018, 18 (21), pp.3310-3322. ⟨10.1039/C8LC00840J⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

Concentrating diluted samples is a key step to improve detection capabilities. The wise use of scaling laws shows the advantages of working with sub-microliter-sized samples. Rapid progress in MEMS technologies has driven the design of integrated platforms performing many biochemical operations. Here we report a new concentrator device based on electro-hydrodynamic forces which can be easily integrated into electrowetting-on-dielectric (EWOD) platforms. This approach is label-free and applicable to a wide range of micro-objects. The detection and analysis of two common waterborne parasites, Cryptosporidium and Giardia, is a perfect test case due to their global health relevance. By fully controlling the interplay of the various forces acting on the micron-sized Cryptosporidium parvum and Cryptosporidium muris oocysts, we show that it is possible to concentrate them on the side of a 10 μL initial drop and then extract them efficiently from a droplet of a few hundred nanoliters. We performed a finite element modeling of the forces acting on the parasites' oocysts to optimize the electrodes' shapes. We obtained state-of-the-art concentration factors of 12 ± 0.4 times and 2 to 4 times in the sub-region of the drop and the extracted droplet, respectively, with an efficiency of 70 ± 6%. Furthermore, this device had the ability to selectively concentrate parasites of different species out of a mix. We demonstrated this by segregating C. parvum oocysts from either Giardia lamblia cysts or its related species, C. muris oocysts.

Details

Language :
English
ISSN :
14730197 and 14730189
Database :
OpenAIRE
Journal :
Lab on a Chip, Lab on a Chip, Royal Society of Chemistry, 2018, 18 (21), pp.3310-3322. ⟨10.1039/C8LC00840J⟩, Lab on a Chip, 2018, 18 (21), pp.3310-3322. ⟨10.1039/C8LC00840J⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....df158398f3eb9b9af92aa8050cb6d258