We present here a novel microfluidic platform that can perform microfluidic on-chip immunohistochemistry (IHC) processes on a formalin-fixed paraffin-embedded section slide. Unlike previous microfluidic IHC studies, our microfluidic chip made of organic solvent-resistant polyurethane acrylate (PUA) is capable of conducting on-chip IHC processes consecutively. A narrow channel wall structure of the PUA chip shows effective sealing by pressure-based reversible assembly with a section slide. We performed both on-chip IHC and conventional IHC processes and compared the IHC results based on the immunostaining intensity. The result showed that the effects of the on-chip deparaffinization, antigen retrieval, and immunoreaction processes on the IHC result were equivalent to conventional methods while reducing the total process time to less than 1/2. The experiment with breast cancer tissue shows that human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) classification can be performed by obtaining a clearly distinguishable immunostaining intensity according to the HER2 expression level. We expect our on-chip microfluidic platform to provide a facile technique suitable for miniaturized, automated, and precise diagnostic devices, including a point-of-care device.

1.
E.
de Boer
,
J. M.
Warram
,
M. D.
Tucker
,
Y. E.
Hartman
,
L. S.
Moore
,
J. S.
de Jong
,
T. K.
Chung
,
M. L.
Korb
,
K. R.
Zinn
,
G. M.
van Dam
,
E. L.
Rosenthal
, and
M. S.
Brandwein-Gensler
,
Sci. Rep.
5
,
10169
(
2015
).
2.
R. D.
Odze
,
M. A.
Marcial
, and
D.
Antonioli
,
Hum. Pathol.
27
,
896
903
(
1996
).
3.
F. M.
Blows
,
K. E.
Driver
,
M. K.
Schmidt
,
A.
Broeks
,
F. E.
van Leeuwen
,
J.
Wesseling
,
M. C.
Cheang
,
K.
Gelmon
,
T. O.
Nielsen
,
C.
Blomqvist
,
P.
Heikkilä
,
T.
Heikkinen
,
H.
Nevanlinna
,
L. A.
Akslen
,
L. R.
Bégin
,
W. D.
Foulkes
,
F. J.
Couch
,
X.
Wang
,
V.
Cafourek
,
J. E.
Olson
,
L.
Baglietto
,
G. G.
Giles
,
G.
Severi
,
C. A.
McLean
,
M. C.
Southey
,
E.
Rakha
,
A. R.
Green
,
I. O.
Ellis
,
M. E.
Sherman
,
J.
Lissowska
,
W. F.
Anderson
,
A.
Cox
,
S. S.
Cross
,
M. W. R.
Reed
,
E.
Provenzano
,
S.-J.
Dawson
,
A. M.
Dunning
,
M.
Humphreys
,
D. F.
Easton
,
M.
García-Closas
,
C.
Caldas
,
P. D.
Pharoah
, and
D.
Huntsman
,
PLoS Med.
7
,
e1000279
(
2010
).
4.
M.
Wachtel
,
T.
Runge
,
I.
Leuschner
,
S.
Stegmaier
,
E.
Koscielniak
,
J.
Treuner
,
B.
Odermatt
,
S.
Behnke
,
F. K.
Niggli
, and
B. W.
Schäfer
,
J. Clin. Oncol.
24
,
816
822
(
2006
).
5.
J. M.
Harvey
,
G. M.
Clark
,
C. K.
Osborne
, and
D. C.
Allred
,
J. Clin. Oncol.
17
,
1474
1481
(
1999
).
6.
M.
Cregger
,
A. J.
Berger
, and
D. L.
Rimm
,
Arch. Pathol. Lab. Med.
130
,
1026
1030
(
2006
), see http://www.archivesofpathology.org/doi/full/10.1043/1543-2165%282006%29130%5B1026%3AIAQAOP%5D2.0.CO%3B2.
7.
V.
Guinard-Samuel
,
A.
Bonnard
,
P.
De Lagausie
,
P.
Philippe-Chomette
,
C.
Alberti
,
A.
El Ghoneimi
,
M.
Peuchmaur
, and
D.
Berrebi-Binczak
,
Mod. Pathol.
22
,
1379
1384
(
2009
).
8.
C. M. J.
Conklin
,
K. J.
Craddock
,
C.
Have
,
J.
Laskin
,
C.
Couture
, and
D. N.
Ionescu
,
J. Thorac. Oncol.
8
,
45
51
(
2013
).
9.
D.
Gonzalez de Castro
,
P. A.
Clarke
,
B.
Al-Lazikani
, and
P.
Workman
,
Clin. Pharmacol. Ther.
93
,
252
259
(
2013
).
10.
D. K.
Nomura
,
M. M.
Dix
, and
B. F.
Cravatt
,
Nat. Rev. Cancer
10
,
630
638
(
2010
).
11.
L. A.
Niemeier
,
D. J.
Dabbs
,
S.
Beriwal
,
J. M.
Striebel
, and
R.
Bhargava
,
Mod. Pathol.
23
,
205
212
(
2010
).
12.
B. J.
Chae
,
J. S.
Bae
,
A.
Lee
,
W. C.
Park
,
Y. J.
Seo
,
B. J.
Song
,
J. S.
Kim
, and
S. S.
Jung
,
Jpn. J. Clin. Oncol.
39
,
217
224
(
2009
).
13.
A. H. C.
Ng
,
U.
Uddayasankar
, and
A. R.
Wheeler
,
Anal. Bioanal. Chem.
397
,
991
1007
(
2010
).
14.
K. F.
Lei
,
J.-L.
Liu
,
C.-H.
Huang
,
R.-L.
Kuo
, and
N.-M.
Tsang
,
BioChip J.
10
,
34
41
(
2016
).
15.
M. S.
Kim
,
T.
Kim
,
S.-Y.
Kong
,
S.
Kwon
,
C. Y.
Bae
,
J.
Choi
,
C. H.
Kim
,
E. S.
Lee
, and
J.-K.
Park
,
PLoS One
5
,
e10441
(
2010
).
16.
M. S.
Kim
,
S.
Kwon
,
T.
Kim
,
E. S.
Lee
, and
J.-K.
Park
,
Biomaterials
32
,
1396
1403
(
2011
).
17.
R. D.
Lovchik
,
G. V.
Kaigala
,
M.
Georgiadis
, and
E.
Delamarche
,
Lab Chip
12
,
1040
1043
(
2012
).
18.
A. H.
Ng
,
M. D.
Chamberlain
,
H.
Situ
,
V.
Lee
, and
A. R.
Wheeler
,
Nat. Commun.
6
,
7513
(
2015
).
19.
S.
Kim
,
S.
Kwon
,
C. H.
Cho
, and
J.-K.
Park
,
Lab Chip
17
,
702
709
(
2017
).
20.
S.
Kwon
,
M. S.
Kim
,
E. S.
Lee
,
J. S.
Sohn
, and
J.-K.
Park
,
Integr. Biol.
6
,
430
437
(
2014
).
21.
S.
Kwon
,
C. H.
Cho
,
E. S.
Lee
, and
J.-K.
Park
,
Anal. Chem.
87
,
4177
4183
(
2015
).
22.
A. T.
Ciftlik
,
H.-A.
Lehr
, and
M. A. M.
Gijs
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
110
,
5363
5368
(
2013
).
23.
S.
Brajkovic
,
D. G.
Dupouy
,
L.
de Leval
, and
M. A.
Gijs
,
Lab. Invest.
97
,
983
991
(
2017
).
24.
S.
Kwon
,
C. H.
Cho
,
Y.
Kwon
,
E. S.
Lee
, and
J.-K.
Park
,
Sci. Rep.
7
,
45968
(
2017
).
25.
J. N.
Lee
,
C.
Park
, and
G. M.
Whitesides
,
Anal. Chem.
75
,
6544
6554
(
2003
).
26.
J. F.
Cors
,
A.
Kashyap
,
A. F.
Khartchenko
,
P.
Schraml
, and
G. V.
Kaigala
,
PLoS ONE
12
,
e0176691
(
2017
).
27.
S. J.
Choi
,
P. J.
Yoo
,
S. J.
Baek
,
T. W.
Kim
, and
H. H.
Lee
,
J. Am. Chem. Soc.
126
,
7744
7745
(
2004
).
28.
S. R.
Shi
,
M. E.
Key
, and
K. L.
Kalra
,
J. Histochem. Cytochem.
39
,
741
748
(
1991
).
29.
S. A.
Pileri
,
G.
Roncador
,
C.
Ceccarelli
,
M.
Piccioli
,
A.
Briskomatis
,
E.
Sabattini
,
S.
Ascani
,
D.
Santini
,
P. P.
Piccaluga
,
O.
Leone
,
S.
Damiani
,
C.
Ercolessi
,
F.
Sandri
,
F.
Pieri
,
L.
Leoncini
, and
B.
Falini
,
J. Pathol.
183
,
116
123
(
1997
).
30.
P.
Evers
and
H. B. M.
Uylings
,
J. Histochem. Cytochem.
42
,
1555
1563
(
1994
).
31.
A. C.
Wolff
,
M. E. H.
Hammond
,
D. G.
Hicks
,
M.
Dowsett
,
L. M.
McShane
,
K. H.
Allison
,
D. C.
Allred
,
J. M. S.
Bartlett
,
M.
Bilous
,
P.
Fitzgibbons
,
W.
Hanna
,
R. B.
Jenkins
,
P. B.
Mangu
,
S.
Paik
,
E. A.
Perez
,
M. F.
Press
,
P. A.
Spears
,
G. H.
Vance
,
G.
Viale
, and
D. F.
Hayes
,
J. Clin. Oncol.
31
,
3997
4013
(
2013
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.