Acquose goccioline utilizzate come microreattori enzimatica e loro attuazione elettromagnetica

Sommario

Sistemi di laboratorio-in-a-goccia reazione consentono l'implementazione versatile di reazioni complesse in una scala di microfluidica. Una piattaforma di azionamento automatico costituito da una matrice 3 x 3 di bobine elettromagnetiche è stata sviluppata e utilizzato con successo per Unione due 10 µ l microreattori e quindi avvia una reazione enzimatica nei marmi liquidi risultante.

Abstract

Per l'efficace attuazione di sistemi di reazione microfluidici, quali PCR ed elettroforesi, il movimento di piccoli volumi di liquidi è essenziale. In convenzionale laboratorio-su-a-chip-piattaforme, solventi e campioni vengono passati attraverso canali microfluidici definiti con installazioni di controllo di flusso complesso. La piattaforma di azionamento gocciolina presentata qui è un'alternativa promettente. Con esso, è possibile spostare una goccia di liquido (microreattore) su una superficie piana di una piattaforma di reazione (laboratorio-in-a-goccia). L'attuazione di microreattori sulla superficie idrofobica della piattaforma si basa sull'uso di forze magnetiche che agiscono sulle coperture esterne del liquido scende che è costituito da un sottile strato di particelle di magnetite superidrofobi. La superficie idrofoba della piattaforma è necessaria per evitare il contatto tra il nucleo liquido e la superficie per consentire un buon movimento del microreattore. Sulla piattaforma, microreattori uno o più volumi di 10 µ l possono essere posizionate e spostati contemporaneamente. La stessa piattaforma è costituito da una matrice 3 x 3 di bobine elettriche doppie che possono ospitare nuclei di neodimio o di ferro. I gradienti di campo magnetico sono controllati automaticamente. Dalla variazione dei gradienti di campo magnetico, magnetico coperture idrofobiche dei microreattori può essere manipolata automaticamente per spostare il microreattore o aprire la shell reversibilmente. Reazioni di substrati ed enzimi corrispondenti possono essere avviate attraverso la fusione il microreattori o portandoli a contatto con catalizzatori immobilizzati sulla superficie.

Introduzione

Applicazioni tecniche con micro reazioni avvengono principalmente in fiches microchannel predefiniti. Questi sistemi sono ampiamente stabiliti e ampiamente descritto in letteratura (inter alia ^1,2,3). Nel 2011, il fatturato di microfluidica tecnologie in tutto il mondo pari a 6,2 miliardi di euro ⁴. Al contrario, l'uso dei compartimenti liberamente spostabile micro reattore era precedentemente solo esaminato e pubblicato in misura limitata. Il metodo più comune per lo spostamento acquose micro gocce è Elettrowetting ⁵. Altri met....

Protocollo

1. Hydrophobization di nanoparticelle magnetiche

1. per la sintesi delle particelle magnetiche idrofobiche, aggiungere 0,85 g di FeCl ₃ esaidrato (3.14 mmol) e 0,30 g FeCl ₂ tetraidrato (1,51 mmol) 200 mL soluzione di acqua/etanolo (4:1 v/v).
2. a questa miscela, aggiungere 0,20 mL 1h, 1h, 2 H, 2h-Perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) (5,23 mmol) con agitazione vigorosa di un agitatore magnetico (500 giri/min). Eseguire la sintesi in un'atmosfera di gas inerte (N ₂) utilizzando un pallone con un tappo di sughero al fine di impedire l'ossidazione secondaria di particelle di magnetite.
3. Regolare la goccia di solu....

Risultati

Le particelle di shell hanno un diametro di circa 640 nm. Le nanoparticelle magnetizable racchiuse in questo particelle di shell fluorosilane hanno diametri in un range tra 22 nm e 37 nm. Un microreattore 5 µ l con acqua come un nucleo liquido aveva un angolo di contatto di circa 160°.

La forza necessaria per spostare un microreattore 10 µ l, come descritto in precedenza è 1.34 ± 0,08 µN. la figura 1

Discussione

Per il riuscito uso di tecnologie di microfluidica, è importante spostare il volume di reazione corrispondenti ai requisiti del biotecnologiche sintesi e analisi. La piattaforma di attuazione presentata qui rende possibile spostare microfluidici goccioline di forza magnetica. Il movimento può avvenire liberamente in due dimensioni su una superficie piana di una piattaforma di reazione racchiudendo la goccia di liquido con un guscio superidrofobiche magnetico. Così un sistema alternativo ai canali microfluidici predefinit.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
stampante 3D	FelixPrinters	Pro1
10-acetil-3,7-diidrossifenossazina (Amplex Red)	Life Technologies	A12222
Idrossido di ammonio	TU-KL	1072
Software CAD	Siemens	Soled edge
Dispositivo di misurazione dell'angolo di contatto	Dataphysics	OCA 20
Cilindro magnete	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 dipotassico	Bernd Kraft	7758-11
Forno di essiccazione	Legante	FD 115
Etanolo	Sigma-Aldrich	68-17-5
FeCl2 tetraidrato	TU-KL	1625
FeCl3 esaidrato	TU-KL	1622
Sonda a fluorescenza	PerkinElmer	LS 55
Perossidasi di rafano	Carl Roth	9003-99-0
Perossido di idrogeno	Th.Geyer GmbH & Co	7722-84-1
Fosfato monopotassico	Bernd Kraft	7778-77-0
Elemento Peltier	Conrad
Perfluoroctiltrietossisilano	Sigma-Aldrich	51851-37-7
Microscopio elettronico a scansione	FEI	Helios NanoLab 650 DualBeam
Barra di separazione magnetica	Webcraft GmbH	Q-40-20-10-N
Avvolgitrice	IWT GmbH	FW122

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