دمج ايون الاستقطاب التركيز بين جنبا إلى جنب التبادل الأيوني الأغشية لمنع الانتشار من منطقة الاستقطاب

الهدف العام من هذه التجربة هو التركيز المسبق للعوامل الحيوية عن طريق حصر منطقة استقطاب تركيز الأيونات بين غشاءين متطابقين للتبادل الأيوني. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في هذا المجال مثل كيفية اكتشاف الجزيئات الحيوية منخفضة الوفرة عندما يكون تركيزه أقل من حد اكتشاف المستشعر. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكننا إنشاء منطقة ICP وعامل حيوي مركز مسبقا في تصادم محدد للغاية بغض النظر عن ظروف التشغيل.

لبدء هذا الإجراء ، استخدم الطباعة الحجرية الضوئية التقليدية أو النقش الأيوني التفاعلي العميق لتصنيع أساتذة السيليكون للقناة الدقيقة polydimethylsiloxane وقوالب الغشاء الانتقائية للكاتيون. ضع أساتذة السيليكون في مجفف فراغ مع حوالي 30 ميكرولتر من ثلاثي كلورو سلان. أغلق المجفف وقم بتملح أساتذة السيليكون لمدة 30 دقيقة.

بعد ذلك ، امزج قاعدة مطاط السيليكون وعامل المعالجة بنسبة 10 إلى واحد بالوزن للحصول على PDMS غير معالج. ينزع الخليط من الفراغ لمدة 30 دقيقة. ثم صب PDMS غير المعالج منزوع الغازات على أساتذة السيليكون.

قم بإزالة الفقاعات من PDMS باستخدام منفاخ محمول باليد ثم قم بمعالجة قوالب PDMS عند 80 درجة مئوية لمدة ساعتين. افصل مكونات PDMS المعالجة عن المستندات السيليكونية. استخدم سكينا لتشكيل كل مكون على شكل مستطيل.

بعد ذلك ، قم بقص خطين في قالب الغشاء الانتقائي للكاتيون من حافة القالب إلى القنوات الدقيقة الجاهزة. استخدم خزعة بحجم ملليمترين لإحداث ثقب في نهاية كل قناة على شكل حرف L. قم بتنظيف شريحة زجاجية في سطح الآلة الدقيقة لقالب غشاء التبادل الكاتيوني بشريط لاصق أكريليك ومنفاخ.

ضع الوجه النظيف للقالب على الشريحة الزجاجية لإغلاق القالب بشكل عكسي على الشريحة. ضع 10 ميكرولترات من راتنج التبادل الكاتيوني على الشريحة الزجاجية الملامسة لنهايات القنوات على شكل حرف L. ضع طرف المحقنة فوق فتحات القنوات الدقيقة واسحب المكبس برفق لسحب الراتنج إلى القنوات.

في غضون دقيقة واحدة من ملء قنوات الراتنج ، افصل القالب بعناية دون لمس الراتنج المزخرف على الشريحة. قم بتسخين الشريحة على 95 درجة مئوية لمدة خمس دقائق لتبخر المذيب من الراتنج. استخدم شفرة حلاقة لإزالة الأجزاء غير الضرورية من راتنج التبادل الكاتيوني من الشريحة لتشكيل أغشية انتقائية للكاتيون على شكل حرف L.

بعد ذلك ، استخدم ثقب الخزعة لكمة خزان 2.0 ملم في كل طرف من طرفي القناة الدقيقة الجاهزة في مكون القناة الدقيقة PDMS. ثم قم بعمل فتحتين أخريين في PDMS المقابلة لنهايات الأغشية على شكل حرف L. عالج مكون القناة الدقيقة PDMS والركيزة المزخرفة بالغشاء ببلازما الأكسجين لمدة 40 ثانية عند 100 واط و 50 ضع الوجه المعالج للركيزة على الوجه المعالج للقناة الدقيقة PDMS مع التأكد من أن الأغشية الانتقائية للكاتيون تعبر القناة الدقيقة وتصطف مع الثقوب الموجودة في PDMS.

قم بالضغط اللطيف حسب الحاجة لإغلاق مكون PDMS بالركيزة لإكمال تجميع الجهاز. لبدء التجربة ، احصل على العديد من المحاليل الأيونية للاختبار بتركيزات ودرجة حموضة متفاوتة. تحضير محلول عازل من كلوريد البوتاسيوم المولي أو كلوريد الصوديوم.

أضف كمية صغيرة من صبغة الفلورسنت سالبة الشحنة إلى كل محلول اختبار ، مع التأكد من أن تركيز الصبغة منخفض بدرجة كافية بحيث تكون مساهمتها في محلول التيار الكهربائي ضئيلة. قم بتحميل محلول الاختبار الأول في خزان واحد من القناة الدقيقة. اسحب المحلول إلى القناة الدقيقة عن طريق تطبيق ضغط سلبي لطيف على خزان القناة الدقيقة الآخر.

ضع قطرة كبيرة من محلول الاختبار فوق كلا الخزانين من القنوات الدقيقة للتخلص من أي تدرج ضغط في القناة. ثم املأ خزانات الغشاء الانتقائية للكاتيون بالمحلول العازل المختار للتعويض عن تأثير برنامج المقارنات الدولية. قم بتحميل شريحة ICP على مجهر epifluoring مقلوب مزود بكاميرا جهاز مقترنة بالشحن.

قم بتوصيل أنود بخزان الغشاء الأيسر والكاثود بخزان الغشاء الأيمن. قم بتوصيل الأقطاب الكهربائية بوحدة قياس المصدر. استخدم وحدة قياس المصدر لتطبيق جهد على الجهاز وقياس الاستجابة الحالية.

الحصول على صور الفلورسنت للرقاقة أثناء تطبيق الجهد. بعد التجربة ، قم بتحليل شدة التألق باستخدام برنامج التصوير المناسب. باستخدام هذه الطريقة ، تم تصنيع مكثف مسبق للموائع الدقيقة وتم التحقيق في استجابات وقت الجهد الحالي في ملامح شدة التألق المقابلة لحلول الاختبار المختلفة.

كما هو الحال في المكثفات التقليدية ذات الغشاء الفردي ، لوحظت ثلاثة أنظمة جهد مختلفة. خلال الأنظمة الأومية والمحددة ، تطور تدرج التركيز الخطي في الأغشية الانتقائية للكاتيون واندمجت بعد حوالي ثانية. على عكس المكثفات المسبقة للغشاء الفردي ، في نظام الحد المفرط ، اندمجت مناطق برنامج المقارنات الدولية في أقل من ثانية مع صدمة استنفاد يمكن ملاحظتها عن طريق التصوير الفلوري.

انعكس الانخفاض المقابل في التوصيلية الكهربية في الاستجابة الزمنية الحالية. ثم تعافى الوقت الحالي. لوحظ هذا عند عدة فولتية في نظام الحد المفرط.

يعزى الانتعاش الحالي إلى النقل الضام بواسطة مناطق برنامج المقارنات الدولية مجتمعة بين الأغشية الانتقائية للكاتيون التي تعزل سدادات التركيز المسبق في جميع أنحاء تطبيق الجهد. لم يلاحظ هذا الانتعاش الحالي في المكثفات المسبقة لبرنامج المقارنات الدولية التقليدية حيث تنتشر منطقة النضوب وسدادة التركيز المسبق بحرية على طول القناة الدقيقة. في حين أن زيادة القوة الأيونية والحموضة والقاعدية قللت من الكثافة النسبية لمقابس التركيز المسبق في المكثف المسبق المحدد مكانيا ، كانت المقابس لا تزال محصورة.

أشارت الاختبارات الإضافية التي تقترب من التركيز المسبق إلى أن أغشية التبادل الكاتيوني الأوسع في قناة أضيق يمكن أن تسهل التركيز المسبق لبرنامج المقارنات الدولية في هذه الظروف غير المواتية. بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في 30 دقيقة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال الحركة الكهربائية لاستكشاف التطبيقات في أنظمة الموائع الدقيقة.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية دمج مواد التبادل الأيوني بين أنظمة الموائع الدقيقة وكيفية استخدام هذه المنصة للتركيز المسبق للعوامل الحيوية.