Fase Diagramma Caratterizzazione utilizzando biglie magnetiche come vettori liquidi

L'obiettivo generale del seguente esperimento è quello di analizzare il volume di carryover tra segmenti liquidi adiacenti all'interno di un dispositivo da laboratorio e tubo utilizzando perline magnetiche. Ciò si ottiene creando il dispositivo utilizzando un tubo idrofobo, caricato con una pompa a siringa per essere costituito da più segmenti di liquido separati da una valvola dell'aria e che incorpora sia le perle magnetiche che un colorante fluorescente in uno dei liquidi. In una seconda fase, l'intensità fluorescente dei segmenti liquidi adiacenti viene misurata utilizzando un microscopio dopo che ogni trasferimento delle sfere magnetiche viene eseguito utilizzando un magnete esterno.

La successiva analisi numerica viene eseguita su queste misure di intensità fluorescente al fine di calcolare il volume di carryover delle biglie magnetiche. I risultati mostrano che l'analisi del cambiamento di fase in un sistema multicomponente composto da due liquidi è fattibile sulla base della capacità di utilizzare biglie magnetiche come metodo per trasferire volumi di liquidi di dimensioni microlitri tra serbatoi adiacenti. Quindi, come spero vedrete oggi, stiamo lavorando con questa tecnica molto eccitante e semplice che coinvolge l'uso di perline magnetiche nel trasferimento di fluidi all'interno di un semplice tubo al contrario dei più complessi circuiti microfluidici convenzionali.

E noi, l'abbiamo applicato inizialmente allo studio della base facciale tra i fluidi ammissibili, e ora lo stiamo espandendo ad altre applicazioni, tra cui l'analisi diagnostica del sangue intero che separa le proteine dai globuli rossi, l'analisi delle urine, i dosaggi immunologici e così via. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ad altri metodi esistenti, come l'utilizzo di canali microfluidici, è che è semplice e ha una fabbricazione economica. Offre un'elevata variabilità dell'utente tra i diversi tipi di esperimento e ha risultati coerenti.

Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulle applicazioni che richiedono il movimento di un minuto, i volumi di picco, può essere applicato anche ad altri sistemi come la separazione del sangue, il targeting dei farmaci e il contrasto agli agenti. Per preparare il tubo, tagliare prima il tubo in segmenti di 15 centimetri, appendere i segmenti del tubo verticalmente usando del nastro adesivo, posizionando un tovagliolo di carta sotto i tubi per raccogliere la soluzione di fluoropolimero in eccesso. Iniettare 100 microlitri della soluzione di fluoropolimero nell'apertura superiore di ciascun segmento del tubo utilizzando una pipetta in modo tale che venga a contatto con l'intera circonferenza della parete interna.

Lasciare che i segmenti del tubo rimangano appesi in posizione per un'ora per rimuovere la quantità in eccesso di soluzione di fluoropolimero. Quindi posizionare i segmenti del tubo in un forno a 100 gradi Celsius per un'ora per pulire lo strato di rivestimento in fluoropolimero. Quindi, preparare la soluzione di microsfere magnetiche diluita posizionando una fiala di campione da 20 millilitri su una microbilancia e azzerando la bilancia.

Agitare il contenitore della soluzione di microsfere magnetiche e quindi prelevare 0,6 millilitri utilizzando una micropipetta. Erogare la soluzione pipettata nella fiala del campione sulla bilancia ed erogare 0,4 millilitri di acqua distillata nella fiala del campione. Inoltre, preparare il colorante fluorescente sciogliendo lo 0,02% in peso di colorante in acqua deionizzata e agitando la soluzione per un minuto.

Per preparare il dispositivo di tubazione, inserire un connettore femmina di blocco dell'esca su un'estremità del tubo. Posizionare il tubo in una siringa con blocco dell'esca che abbia un volume di tre millilitri e una graduazione di 0,1 millilitri. Posizionare la siringa nella pompa a siringa e impostare la velocità di alimentazione a due millilitri all'ora.

Agitare il contenitore con una soluzione di microsfere magnetiche prima di inserire 20 microlitri nel tubo utilizzando l'estrazione con pompa a siringa. Dopo aver concluso la camera di prova, l'inserimento del liquido, aspirare sei microlitri di aria nella provetta. Questo volume d'aria formerà successivamente una valvola tra i due segmenti del liquido.

Una volta completato l'inserimento dell'intercapedine d'aria, iniziare il prelievo di 180 microlitri di liquido con matrice fluorescente. Posizionare un secondo connettore femmina di blocco dell'esca sull'altra estremità del tubo e rimuovere il dispositivo del tubo dalla siringa. Quindi posizionare i cappucci di blocco dell'esca su entrambe le estremità del dispositivo.

Effettuare la misurazione iniziale dell'intensità della fluorescenza della camera di prova e del serbatoio utilizzando il microscopio invertito. Posizionare il dispositivo sopra il cubo magnetico in modo che le perle magnetiche si segregino tutte in un'area della camera di prova. Trasferisci le perline nel serbatoio spostando il dispositivo sopra il magnete.

Una volta che il gruppo di microsfere magnetiche è stato trasferito attraverso il traferro e nel serbatoio, agitare le perline magnetiche posizionando il dispositivo sopra il magnete e ruotandolo per rilasciare il liquido intrappolato all'interno del gruppo fino al completamento dell'omogeneizzazione del serbatoio. Quindi posizionare il dispositivo sopra il magnete in modo che le perle magnetiche nel serbatoio si segregino tutte in un'area. Trasferire nuovamente il gruppo di microsfere magnetiche nella camera di prova.

Una volta che il cluster raggiunge la camera di prova, agitare le perline magnetiche posizionando il dispositivo sopra il magnete e ruotandolo. Rilasciare il liquido fluorescente intrappolato all'interno fino al completamento dell'omogeneizzazione della camera di prova. Effettuare misurazioni dell'intensità fluorescente sia della camera di prova che del serbatoio utilizzando il microscopio invertito.

Ripetere questi passaggi fino a quando entrambi i segmenti liquidi non convergono a intensità di fluorescenza simili. Per preparare il dispositivo di tubazione, inserire un blocco dell'esca femmina su un'estremità del tubo e posizionare il tubo in una siringa di blocco dell'esca. Quindi posizionare la siringa nella pompa a siringa e impostare la velocità di alimentazione a due millilitri all'ora.

Inserire 20 microlitri di una microsfera magnetica uno-a-uno in acqua per C 12 E cinque soluzione miscelata nel tubo utilizzando l'estrazione della pompa a siringa. Dopo aver concluso l'inserimento della camera di prova, il liquido è terminato, prelevare sei microlitri di aria nel tubo dopo l'inserimento del traferro. Iniziare il prelievo di 180 microlitri di tensioattivo puro C 12 E cinque per impostare l'ottica.

Innanzitutto, spostare la pompa a siringa con il dispositivo del tubo in modo che la camera di prova con le perle magnetiche sia a fuoco Con lo stereomicroscopio vengono utilizzati polarizzatori incrociati. Per migliorare il contrasto tra la fase solida precipitata e la fase liquida, posizionare un foglio di pellicola polarizzante sopra una sorgente luminosa a LED. Far scorrere la sorgente luminosa a LED sotto il tubo collegato alla pompa a siringa.

Attacca un'altra pellicola polarizzante alla lente dello stereomicroscopio usando del nastro adesivo, assicurati che le due pellicole polarizzanti abbiano una distanza di 90 gradi l'una dall'altra. Posiziona il cubo magnetico accanto alla camera di prova mentre il magnete è montato su un supporto. Una volta che le perle magnetiche formano un cluster, iniziare a pompare liquidi nel tubo a una velocità di alimentazione di due millilitri all'ora, in modo tale che il cluster di biglie magnetiche venga spostato dalla camera di prova attraverso il traferro e nella camera del serbatoio del tensioattivo.

Quando il gruppo di microsfere magnetiche raggiunge il punto medio della camera del serbatoio, interrompere il pompaggio sulla pompa a siringa. Allontanare il cubo magnetico dal tubo per le perle magnetiche per separarlo e ridurre il tempo di diffusione del liquido intrappolato nel cluster di perline magnetiche. Una volta completata la diffusione e il cambiamento di fase del liquido, riposizionare il magnete nella sua destinazione precedente vicino al serbatoio, in modo che le perle magnetiche formino un cluster.

Utilizzando la pompa a siringa, prelevare i liquidi in modo tale che il gruppo di microsfere magnetiche venga trasferito dal serbatoio del tensioattivo attraverso il traferro e di nuovo nella camera di prova. Dopo che il gruppo di microsfere magnetiche ha raggiunto il punto medio della camera di prova, arrestare la pompa a siringa, allontanare il cubo magnetico dal tubo. Una volta completata la diffusione e il cambiamento di fase del liquido, riposizionare il magnete nella sua destinazione precedente vicino al serbatoio, in modo che le perle magnetiche formino un cluster.

Ripetere questi passaggi fino a quando la camera di prova non mostra un cambiamento di fase. Qui è mostrata un'immagine delle perle magnetiche dell'acqua e del tensioattivo non ionico C 12 E cinque all'interno del tubo idrofobo. Durante il processo iniziale di trasferimento delle microsfere magnetiche, le perle vengono tenute in posizione utilizzando un cubo magnetico esterno.

Mentre i liquidi vengono pompati qui a sinistra, le perle escono dalla camera di prova ed entrano nel C 12 E five. Una volta che le perle magnetiche entrano, l'acqua tensioattiva inizia a diffondersi lontano dalla struttura delle perle magnetiche. Dopo che le perle magnetiche sono rimaste nella camera del tensioattivo per cinque secondi, si vede solo una piccola quantità di cambiamento di fase al segno dei dieci secondi.

Le perle magnetiche sono completamente inghiottite dal tensioattivo. Il cambio di fase continua fino al 92° minuto dopo quattro minuti. Il cambiamento di fase aumenta a nove minuti.

Il cambiamento di fase orizzontale inizia a ridursi mentre la struttura cresce verticalmente. Mentre a 17 minuti, il cambiamento di fase si è drasticamente ridotto di dimensioni, a 25 minuti rimane solo una piccola quantità del cambiamento di fase. Ecco la condizione iniziale di una camera di prova ad acqua C 12 V cinque con perline magnetiche nel dispositivo prima del trasferimento del tensioattivo.

Dopo sei trasferimenti di andata e ritorno, si è verificato un cambio di fase. Al contrario, senza perle magnetiche nel dispositivo, non è stato osservato alcun cambiamento di fase, dimostrando che i risultati osservati erano dovuti al carryover di biglie magnetiche piuttosto che al liquido. Attaccamento alle pareti interne del tubo Durante il tentativo di questa procedura.

È importante avere abbastanza tempo per consentire il processo di diffusione durante il trasferimento di liquidi tra serbatoi adiacenti Seguendo questa procedura. Altre opzioni come l'utilizzo di una vegetazione elettromagnetica possono essere incorporate nel nostro sistema per rispondere a ulteriori domande come come accelerare il processo di divisione e come ridurre al minimo la manipolazione manuale. Per contestualizzare, questa tecnica molto semplice che coinvolge essenzialmente un tubo di plastica, perline magnetiche e un magnete esterno è stata applicata alla separazione di diversi fluidi e all'esplorazione del loro spazio del diagramma di fase.

Tuttavia, la versatilità e la semplicità della tecnica ripagheranno in molte altre applicazioni, principalmente nell'area dell'analisi diagnostica di diversi fluidi. Utilizzando le api magnetiche per trasportare piccoli volumi direttamente o attraverso la funzionalizzazione delle microsfere magnetiche, possiamo analizzare i componenti del campione di fluido. E questo ha applicazioni in qualsiasi ambito.

Ad esempio, la separazione e l'analisi delle proteine dai globuli rossi nel sangue intero, allo stesso modo nelle urine, e molti altri fluidi che possono essere analizzati in questo modo utilizzando una tecnica semplice senza la complessità e il costo associati alla fabbricazione di dispositivi microfluidici convenzionali.