قطرات مائي يستخدم الانزيمية ميكروريكتورس وما يشتغل الكهرومغناطيسي

الغرض العام من هذا الجهاز هو توفير تقنية منصة موائع دقيقة جديدة تحقق تفاعلات متتالية آلية في قطرات مائية صغيرة. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال البيولوجيا التركيبية عن طريق إعادة إنتاج تسلسلات تفاعل الكائنات الحية الدقيقة التي تؤدي تسلسلات تفاعل معقدة مع الإنزيمات وفحص محفزات جديدة. الميزة الرئيسية لنهج المختبر في الإسقاط لدينا هي أنه قابل للتكيف للغاية.

على عكس رقائق الموائع الدقيقة القائمة على القناة ، فإن الشرط الأساسي الوحيد هو بيئة تفاعل ماء. على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة للتفاعلات الأنزيمية ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على أنظمة أخرى ، مثل المحفزات غير العضوية أو توتير الروابط. خطرت لي فكرة هذه الطريقة لأول مرة عندما حاولت تصميم جهاز ميكروفلويديك مع فصل متكامل للمنتج ولكن بدون نظام معقد من الصمامات والفواصل

من خلال تحريك محلول التفاعل على شكل قطرة ، يصبح التحكم في التفاعل بسيطا للغاية. أولا ، تصميم في طباعة 3D لأجسام الملف. بعد ذلك ، استخدم آلة لف الأجسام بسلك نحاسي 08 ملم 45 مائة مرة لكل منهما.

ضع عنصر بلتيير على لوح كهربائي. قم بربط الطبقة الأولى من الملفات على عنصر بلتيير لتشكيل مربع. بعد ذلك ، قم بتأمين الطبقة الثانية من الملفات في الأعلى بإطار بلاستيكي مطبوع ثلاثي الأبعاد أو أي مادة أخرى غير موصلة.

قم بتوصيل اللوحة الكهربائية بالتحكم في المغناطيس باستخدام كابل شريط. أدخل مغناطيس النيوديميوم في الملفات. ضع لوحا زجاجيا أو بلاستيكيا بسمك ملليمتر واحد فوق مصفوفة الملف.

قم بتثبيت الغطاء في مكانه بمسامير لإنهاء تجميع منصة التشغيل. لبدء تخليق الجسيمات النانوية تحت جو خامل ، قم أولا بتعليق 85 جراما من سداسي هيدرات كلوريد الحديد (III) و 3 جرامات من رباعي هيدرات كلوريد الحديد (II) في 200 مل من محلول أربعة إلى واحد من الماء إلى الإيثانول. ثم أضف 0.2 مل من PFOTES وحرك الخليط على 500 دورة في الدقيقة باستخدام قضيب تحريك مغناطيسي.

أضف 1.5 هيدروكسيد الأمونيوم المولي إلى الخليط لتحقيق درجة حموضة 8.0. ثم استمر في تقليب المحلول لمدة 24 ساعة للحصول على الجسيمات النانوية المغناطيسية الكارهة للماء. قم بلصق قضيب مغناطيسي بقوة لاصقة تبلغ 25 كيلوغراما في الجزء السفلي من قارورة التفاعل.

اسكب المحلول واغسل الجزيئات ثلاث مرات بمحلول من الماء إلى الإيثانول من أربعة إلى واحد. قم بإزالة المغناطيس وجفف الجسيمات عند 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. توصيف الجسيمات بالفحص المجهري الإلكتروني الماسح.

تحضير محلول 0.1 ميكروغرام لكل مليلتر بيروكسيداز الفجل الحار في 0.1 مولار درجة الحموضة 6.5 مخزن فوسفات البوتاسيوم مع 10 مللي مولار بيروكسيد الهيدروجين. بعد ذلك ، قم بإعداد محلول 20 ميكرومولار من مسبار الفلورسنت 10-Acetyl-3 ، 7-dihydroxyphenoxazine في مخزن فوسفات البوتاسيوم. ثم قم بطحن الجسيمات النانوية الجافة برفق باستخدام ملاط زجاجي ومدقة.

انقل الجزيئات إلى وعاء وزن البوليسترين وأضف 10 ميكرولتر من محلول البيروكسيداز. قم بتدوير المقلاة برفق لمدة 10 ثوان تقريبا لتحقيق التجميع الذاتي للجسيمات النانوية حول محلول البيروكسيديز. انقل هذا المفاعل الدقيق إلى منصة التشغيل.

كرر هذه العملية مع 10 ميكرولترات من محلول مسبار الفلورسنت وضع المفاعل الدقيق الثاني على المنصة. قم بتخزين الجزيئات المتبقية في درجة حرارة الغرفة. استخدم عنصر بلتيير للحفاظ على محاليل التفاعل في المفاعلات الدقيقة عند 25 درجة مئوية.

قم بتركيب مجهر مضان على ارتفاع حوالي 10 ملليمترات فوق المفاعلات الدقيقة وقم بتوصيل المجهر بجهاز كمبيوتر. باستخدام التحكم في المغناطيس ، قم بتنشيط المغناطيس واستدوره لوضع المفاعل الدقيق لمحلول مسبار الفلورسنت تحت المجهر. قم بتشغيل ضوء الإثارة.

ارفع مغناطيس الملف لفتح المفاعل الدقيق وابدأ في تسجيل صورة الفحص المجهري الفلوري. بعد ثانيتين إلى خمس ثوان ، اخفض المغناطيس لإغلاق المفاعل الدقيق. بعد ذلك ، استخدم التحكم في المغناطيس لتحريك المفاعل الدقيق للبيروكسيداز المجاور للمفاعل الدقيق الفلوري.

افتح المفاعل الدقيق لمسبار الفلورسنت. يتم سحب المفاعل الدقيق للبيروكسيداز إلى المفاعل الدقيق للمسبار وفتحه ، مما يؤدي إلى بدء التفاعل. راقب التفاعل عن طريق الفحص المجهري الفلوري وفتح وإغلاق المفاعل الدقيق المدمج حسب الحاجة.

تم إنشاء المفاعلات الدقيقة عن طريق ترميز قطرات المحلول بجسيمات الحديد النانوية الكارهة للماء. يمكن نقل هذه المفاعلات الدقيقة وفتحها وإغلاقها ودمجها عن طريق التلاعب بمغناطيس النيوديميوم تحت منصة التشغيل. يمكن أيضا بناء منصة التشغيل بنوى حديدية في أجسام الملف.

يوفر هذا قوة مغناطيسية كافية لتحريك المفاعل الدقيق بأكثر من 10 ملليمترات ولكنه غير كاف لفتح المفاعل الصغير. وبالتالي ، يجب استخدام مغناطيس النيوديميوم لإجراء تفاعلات بأحجام محلولية صغيرة. تم إجراء تفاعل إنزيمي تمثيلي بين البيروكسيديز والملصق الفلوري ومراقبته بواسطة الفحص المجهري الفلوري.

تتفق الحركية التي ذكرها ميكايليس التي لوحظت أثناء التفاعل بشكل جيد مع قيم الأدبيات ، مما يشير إلى أن إعداد المفاعل الدقيق لا يؤثر على تقدم التفاعل. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصنيع الجسيمات الدقيقة الكارهة للماء وتوليد قطرات صغيرة مائية معها. يمكن استخدام تقنية النظام الأساسي للتحكم الآلي في التفاعل عن طريق دمج القطرات.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتحرك المفاعلات الدقيقة المفردة المملوءة بالركيزة فوق مناطق سطحية صغيرة باستخدام إنزيمات معبأة. يتيح استخدام مناطق تثبيت متعددة مع إنزيمات مختلفة سلسلة تفاعل متسلسلة مع منتجات قابلة للنقل وفورية. تطوير النموذج الأولي هذا هو مجرد البداية.

حاليا ، نقوم بتنفيذ نظام موزع آلي فوق منصة التفاعل لتخزين الإنزيمات الجمودة في أي موضع. سيتم زيادة مصفوفة الملف إلى 10 أضعاف 10 أوضاع. يمكن لهذه التقنية أن تمهد الطريق للتخطيط الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر وتنفيذ تسلسل التفاعل الكيميائي الحيوي.