Gotas acuosas utilizan como enzimática microreactores y su accionamiento electromagnético

Resumen

Sistemas de laboratorio en gota reacción permiten la aplicación versátil de reacciones complejas en una escala de microfluidos. Una plataforma de actuación automatizada que consiste en una matriz de 3 x 3 de bobinas electromagnéticas fue desarrollada y utilizado con éxito para combinar dos 10 μl microreactores y así iniciar una reacción enzimática en los mármoles líquidos resultantes.

Resumen

Para la implementación exitosa de sistemas de reacción de microfluidos, como PCR y electroforesis, el movimiento de pequeños volúmenes de líquidos es esencial. En el laboratorio-en-un-chip-plataformas convencionales, solventes y las muestras pasan a través de canales definidos microfluídicos con instalaciones de control de flujo compleja. La plataforma de actuación gotita presentada aquí es una alternativa prometedora. Con él, es posible mover una gota líquida (microreactores) sobre una superficie plana de una plataforma de reacción (laboratorio en gota). La actuación de microreactores en la superficie de la plataforma se basa en el uso de fuerzas magnéticas que actúan en el exterior de las gotas de líquido que está hecho de una fina capa de partículas de magnetita superhidrófobos. La superficie de la plataforma es necesaria para evitar cualquier contacto entre la base líquida y la superficie para permitir un movimiento suave de los microreactores. En la plataforma, microreactores de uno o más volúmenes de 10 μl pueden ser colocados y movidos al mismo tiempo. La plataforma sí mismo consiste en una matriz de 3 x 3 de bobinas dobles eléctricas que acomodar corazones neodimio o hierro. Los gradientes de campo magnético son controlados automáticamente. Por la variación de los gradientes de campo magnético, magnético shell hidrofóbico los microreactores puede manipularse automáticamente para mover el microreactor o abrir el shell reversible. Reacciones de los sustratos y las enzimas correspondientes se pueden iniciar por fusión de los microreactores o traerlos en contacto con la superficie catalizadores inmovilizados.

Introducción

Aplicaciones técnicas con micro reacciones se llevan a cabo predominante en fichas predefinidas microchannel. Estos sistemas son ampliamente establecidos y ampliamente descritos en la literatura (entre otras cosas ^1,2,3). En 2011, el volumen de negocios de tecnologías de microfluidos en todo el mundo totalizaron 6,2 billones euro ⁴. En contraste, el uso de compartimientos del reactor micro libremente movible fue previamente sólo revisado y publicado hasta cierto punto. El método más común para el movimiento acuosas gotitas micro es electrowetting

Protocolo

1. Hydrophobization de nanopartículas magnéticas

1. para la síntesis de las partículas magnéticas hidrofóbicas, Añadir 0,85 g FECLAS ₃ hexahidrato (3.14 mmol) y 0,30 g FECLAS ₂ tetrahidrato (1.51 mmol) a 200 mL solución de agua y etanol (v/v de 4:1).
2. a esta mezcla, agregar 0,20 mL 1H, 1H, 2 H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) (5.23 mmol) con agitación vigorosa por un agitador magnético (500 rpm). Llevar a cabo la síntesis en una atmósfera de gas inerte (N ₂) utilizando un matraz de fondo redondo con un corcho para evitar la oxidación secundaria de las partículas de la magnetita.
3. Ajustar la gota de l....

Resultados

Las partículas de cáscara tienen un diámetro de alrededor de 640 nm. Las nanopartículas magnetizables dentro de esta las partículas de cáscara de fluorosilane tienen diámetros en un rango entre 22 nm y 37 nm. Un microreactor de 5 μl con agua como un núcleo líquido tenía un ángulo de contacto de alrededor de 160°.

La fuerza necesaria para mover un microreactor de 10 μl, como se describe anteriormente es 1.34 ± 0.08 µN.

Discusión

Para el uso exitoso de las tecnologías de microfluidos, es importante mover el volumen de reacción correspondientes a los requisitos de análisis y la síntesis biotecnológica. La plataforma de actuación presentada aquí permite mover microfluídicos gotitas por la fuerza magnética. El movimiento puede realizarse libremente en dos dimensiones en una superficie plana de una plataforma de reacción utilizando la gota líquida con una cáscara superhidrófobos magnética. Así se introduce un sistema alternativo a canales predefinido.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Impresora 3D	FelixPrinters	Pro1
10-acetil-3,7-dihidroxifenoxazina (Amplex Red)	Life Technologies	A12222
Hidróxido de amonio	TU-KL	1072
Software CAD	Siemens	Soled edge
Dispositivo de medición de ángulo de contacto	Dataphysics	OCA 20
Cylinder imán	Webcraft GmbH	S-04-13-N	https://www.supermagnete.de/stabmagnete-neodym-rund/stabmagnet-durchmesser-4mm-hoehe-12.5mm-neodym-n42-vernickelt_S-04-13-N
Fosfato dipotásico	Bernd Kraft	7758-11
Horno de secado	Binder	FD 115
Etanol	Sigma-Aldrich	68-17-5
FeCl2 tetrahidrato	TU-KL	1625
FeCl3 hexahidratado	TU-KL	1622
Sonda de fluorescencia	PerkinElmer	LS 55
Peroxidasa de rábano picante	Carl Roth	9003-99-0
Peróxido de hidrógeno	Th.Geyer GmbH & Co	7722-84-1
Fosfato monopotásico	Bernd Kraft	7778-77-0
Elemento	Peltier Conrad
Perfluoroctiltrietoxisilano	Sigma-Aldrich	51851-37-7
Microscopio electrónico de barrido	FEI	Helios NanoLab 650 DualBeam
Imán de barra de separación	Webcraft GmbH	Q-40-20-10-N
Bobinadora	IWT GmbH	FW122

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