水試料中の微量金属分析のためのダイポールアシスト固相抽出マイクロチップの作製

Summary

微量金属分析のための双極子支援固相抽出マイクロチップの製造プロトコルが提示されます。

Abstract

本論文では、水試料中の微量金属分析のために利用可能な双極子支援固相抽出（SPE）マイクロチップの製造プロトコルについて説明します。チップベースのSPE技術の進化の概要が提供されます。これは、特定のポリマー材料への導入とSPEにおけるその役割が続いています。革新的な双極子補助SPE法を開発するために、SPE機能を含有塩素（CL）は、ポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）マイクロチップに注入しました。ここで、接触角分析、ラマン分光分析、およびレーザーアブレーション、誘導結合プラズマ質量分析法を含む様々な分析技術（LA-ICP-MS）分析は、上のC-Clで部分の注入プロトコルの有用性を検証するために使用しましたPMMA。 X線吸収端近傍構造解析結果（XANES）分析もまた、双極子によって抽出媒体としてのCl含有PMMAの実現可能性を実証しました高度に電気陰性C-Clで部分と正に帯電した金属イオンとイオンの相互作用。

Introduction

環境管理と汚染防止の観点から、深刻な汚染や毒物学的問題を引き起こす微量金属は、世界的に懸念されます。生試料中の予想外の共存化学種は、多くの場合、トレースの量で存在する分析物の正確な決意を妨げるため、適切なオンチップ・サンプル前処理技術が広く、処理の成功への鍵とチップベースのプラットフォームを介して、実際のサンプルを分析することとして受け入れられています。利用可能な技術のうち^1、オンチップ固相抽出（SPE）微量金属のために特に人気が同時に実行される試料のクリーンアップおよび検体前濃縮を可能にするこの技術は、複雑な塩マトリックスからの金属イオンの単離のために非常に有用であるので、分析。 ^2,3

微量金属の決意に使用されるオンチップSPE技術の進歩は着実に進化してきました。初期の頃には、トン彼はチップを樹脂充填SPEユニットを構成するためにマイクロチャネルに市販の樹脂をロードすることによって調製したSPE ^4-7これは時折、樹脂保持可能な形態への金属イオンの変換を可能にするように誘導体化される検体を必要とした^。4代替方法チップベースのSPEデバイスの製造のための単純な表面改質後の微量金属の回収のためのSPEの吸着剤としてのチップチャネルを利用することである^。8近年、磁性ナノ粒子（MNPの）および特定の化学物質の取り込みを含む新興の傾向を見てきました金属イオンを効率的に保持することができる官能基を含有します。商業的な樹脂とは対照的に、のMNPは、それらが外部磁界Tの助けを借りてマイクロチャンネルに充填された後にγメルカプトプロピルトリメトキシシラン^{（γ-MPTS）9}とアミノベンジルエチレンジアミン四酢酸^{（ABEDTA）10}のような化合物で修飾されていますO金属イオンの選択的抽出を実現します。

オンチップSPE技術の開発における重要な進歩を目撃してきたが、報告された技術は、典型的には、イオン交換またはキレート化のいずれかに基づいて機能します。このような技術の使用は、分析性能を維持するためにエアコン、洗濯、又は再生に関連するものを含む不可避操作手順を必要とするという欠点があります。残念ながら、追加の操作手順の必要性は、各分析に必要な時間を延長するだけでなく、高いブランク値と再現性のない結果を引き起こす危険性があります^。11のため、オンチップのSPE技術のための戦略を働い代替は微量金属分析のために不可欠です。

1993年に、ワットChehimi ^12は、金属イオンは、ポリマー材料に向けて保持する傾向を有することを見出し、そして分析物のほとんどは、効率的に、クロロ（CL）上に保持されていることを-containingのポリマー材料ナトリウムイオンを除いて、ポリ（塩化ビニル）（PVC）。そのため、2002年に、Eboatu ら ^13は、さらにPVCによってソリューションからいくつかの有毒金属の隔離について報告しました。これは、検体の前濃縮および塩マトリックスの除去のための優れた特性を示した高分子材料をClを含有することを示したので、のCl含有SPE機能を備えたチップベースのデバイスは、決意のための新規のオンチップSPE技術の開発のための魅力的な戦略と考えられました微量金属イオン。そのような製造の容易さ、所望の化学的/機械的特性、および光学的透明性などを考慮すると材料の機能は^、14,15この研究では、マイクロデバイスを製造するために、ポリ（メチルメタクリレート）（PMMA）を利用しました。そして、CL-含有SPE機能は、微量金属イオンの決意するための新規なオンチップSPE技術の開発のために作製した素子に注入した^。16

Remarkably、チャネル内部の高度に電気陰性C-Clでの部分の間の双極子 - イオン相互作用および正に帯電した金属イオン上の革新的な抽出機構の依存はにつながる、一般的なオンチップのSPE手順の間に講じた措置を回避することができます過剰の試薬を使用することによって引き起こされる汚染や追加のステップに起因する労働者のいずれかの劇的な低下。この貢献で提供されたプロトコルは、自分の仕事のための双極子支援SPEのマイクロチップを製造するために多様な背景から研究者を可能にします。製造されたマイクロチップのための詳細な特徴付け手順も同様に記載されています。

Protocol

これらの手順で使用される注意！いくつかの化学物質（ 例えば 、アクリルアミド、1,1'-ジクロロエタン）急性毒性および発癌性があります。使用する前に、関連するすべての物質安全データシート（MSDS）を参照してください。実験を行う際に、適切な安全対策に従ってください。

注：特に明記しない限り、クラス100層流フード内で、周囲温度ですべての手順を実行します。

ダイポール支援SPEのマイクロチップの1製作

1. PMMAマイクロチップの作製
   注意：チップの製造プロトコルが他の場所で説明したものと同様であった^8。
   1. チップのネットワークのパターンを描画する（ 図1（a））は 、製造業者のプロトコルに従って、コンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアを使用して。
   2. の作業台上にPMMAシート（350mLミリ（Lは）は、20ミリ（W）×2ミリ（H）をX）マウントレーザ微細加工システム、その後、PMMAシートの表面にレーザー光源を集中。
   3. マイクロ加工システムのコントロールパネルからCADソフトウェアで印刷を選択し、45％（4.5 W）、13％（99.06ミリメートル秒^-1）としてパワー 、 スピード 、およびペンモードを設定し 、VECT。
      注：チャネルの機能に影響を与えるようなパワー、スピードとペンモードなどのパラメータを事前に調査しました。評価方法は、複雑な学術目的なしに導管にマシンに適応するための適切なチャネルを用いた元とダサ^。17本研究では、選択されたパラメータによって提案されたものと同様でした。人々は、彼らのニーズに応じて、レーザ加工のための別の条件を選択することができます。
   4. 描かれたパターンを出力して、マシンPMMAシートをレーザー微細加工システムにより、製造業者のプロトコルに従って。 図1（b）の 作製したマイクロチップのレイアウトが表示されます。 図1（c）は、機械加工されたプレートの断面の写真を表示します。
      レーザー放射線への曝露に起因する重篤な眼の損傷を避けるために、レーザーシステムを使用する場合は注意が！ゴーグルを着用してください。適切な排気システムがあるため、レーザ加工時の煙/スモークの発生を推奨します。
   5. カバープレート図1にコンフルエント出口のためのサンプル入口、バッファ入口、及び底板上溶離剤入口及びいずれかのドリル3 1/16インチ直径のアクセス穴（B）。
      注意！物理的な損傷を未然に防止するための加工手順中にドリルビットとボディの接触を避けます。掘削時に手袋を身に着けていることは禁止されています。
   6. 10分間の超音波振動子を介して、0.1％に撹拌しながら1リットルのビーカー中で（w / v）のドデシル硫酸ナトリウム（SDS）溶液を1 Lに加工プレートを浸します。
   7. ワットSDS溶液を交換してくださいi番目の脱イオン水を、10分間の超音波振動子を介して攪拌します。
   8. 新しいものに残留DI H ₂ Oを交換した後、10分間の超音波振動子を経由して攪 ​​拌しながら、DI H ₂ Oの1 Lに機械加工プレートを浸します。その後、2分間の穏やかな窒素流でそれぞれ洗浄プレートを乾燥させます。
   9. 肉眼で2機械加工のプレートの位置を合わせ、その後、バインダークリップを使用して、2つのガラス基板の間に2つのプレートを挟みます。
   10. 30分間105℃で圧縮下に2つのプレートを接合。
   11. 周囲温度にサンドイッチを冷却した後、バインダークリップとガラスボードを取り外します。
   12. アクセスホールに1月16日インチの外径ポリ（エーテルエーテルケトン）（PEEK）チューブを挿入し、二成分のエポキシ系接着剤でコンジットを固定します。
   13. 12時間、周囲温度で接着剤を乾燥させます。
2. PMMAマイクロチップのチャンネルインテリアの変更
   注：以下は、部分的に若干の修正を加えて公開された手順を参照し^8,18,19。
   1. 12時間（72ミリリットル総配信量）のためのマイクロチップに蠕動ポンプを介して^{、1から100}マイクロリットル分の流速で、飽和水酸化ナトリウム（NaOH）ソリューションを提供します。
   2. 残留溶液を除去した後、100μlの分の流速でDI H ₂ Oでチャネル内部をすすぐ^{- 1} 30分間蠕動ポンプを介して（3ミリリットル総配信量）。
   3. H ₂ Oの残留DIを削除した後、100μlの分の流量でマイクロチップへの0.5％（v / v）の硝酸（HNO _3）ソリューションを提供^- 30分（3 mlの全配信ボリュームの蠕動ポンプを経由して¹ ）。
   4. 残留溶液を除去した後、100μlの分の流量で暗所でマイクロチップにアクリルアミド溶液（w / v）の50％をお届け^{- 1} V8時間（48ミリリットル総配信量）のためのIA蠕動ポンプ。
   5. 残留溶液を除去した後、100μlの分の流速でDI H ₂ Oでチャネル内部をすすぐ^{- 1} 30分間蠕動ポンプを介して（3ミリリットル総配信量）。
   6. 蠕動ポンプで残留のDI H ₂ Oを除去した後、抽出チャネルの所望の領域を露光できるようにすることで、社内に構築されたフォトマスクを用いてマイクロチップをカバーするために空気をポンプ。
      注：社内に構築されたフォトマスクは、黒い紙で作られた開口窓（94ミリメートル（L）2ミリメートル（W）×）を含有していた所望の領域を可能にする（114ミリメートル（L）が22ミリメートル（W）のX）抽出流路の光に露光されます。
   7. Cl含有SPE形成液の調製
      1. 少なくとも3カートリッジのボリュームに相当するエタノールと阻害剤の除去SPEカートリッジをフラッシュします。
      2. 1,1'-ジクロロエでカートリッジをフラッシュ使用前に少なくとも三つのカートリッジ容積に達します。
      3. 処理されたカートリッジを通して1,1'-ジクロロエタンの1ミリリットルを渡し、その後、アルミホイルに包まれたサンプルバイアル（20ミリリットル）で画分を回収。
      4. 491μlの1,1'-ジクロロエ12mgの2,2'-アゾビスイソブチロニトリル（AIBN）、3.18ミリリットルのエタノールを含む溶液中に、100ミリリットルのガラス瓶で1.65ミリリットルのヘキサンを追加します。
   8. シリンジ注射によってのCl含有SPE形成液（約200μl）を用いて、チップチャネルを記入した後、紫外線にマイクロチップを公開（UV _365）10分（光強度〜2.65 mWのCMの365nmでの最大発光波長を照射^-2）。
      注意！適切な排気システムがあるため、UV照射時のオゾンの生産のため、お勧めします。
   9. シリンジ麟蹄によって新鮮なのCl含有SPE形成液（約200μl）を持つ残液を交換してくださいその後ctionし、再び10分間₃₆₅照射をUVにマイクロチップを露出させる（光強度を〜2.65 mWのセンチ^-2）。
   10. 繰り返しステップ1.2.9 18回。
   11. 30分（3ミリリットル総配信量）のための蠕動ポンプを介して^1から100マイクロリットル分の流量でエタノールでチャネル内部を洗浄します。蠕動ポンプとの残液を除去した後、その後の使用のためにジッパー付きの袋にして作製したマイクロチップを格納します。

PMMA変更の2.表面検証

1. 接触角分析
   1. PMMAシートを切断するレーザマイクロ加工システムにより（50ミリ（Lは）は、20ミリX（W）×2ミリ（H））、PMMA基質に（350mLミリ（L）は、20ミリ（W）×2ミリ（H）をX） 。
   2. 50mlのコニカルチューブにNaOH溶液飽和40ミリリットル中のPMMA基板を浸し、その後12時間、ロッキングシェーカーを経由して得られる混合物を攪拌します。
   3. 残留溶液を除去した後、Pをすすぎます40ミリリットルのDI H ₂ OでMMA基板
   4. 40ミリリットルのDI H ₂ O中のPMMA基板を浸し、その後30分間、ロッキングシェーカーを経由して得られる混合物を攪拌します。
   5. 残留DI H ₂ Oを削除します0.5％（v / v）のHNO ₃溶液40mlにPMMA基板を浸漬した後、30分間、ロッキングシェーカーを介して得られた混合物を攪拌します。
   6. 残留溶液を除去。 50％（w / v）のアクリルアミド溶液40mlにPMMA基板を浸漬した後、8時間暗所でロッキングシェーカーを介して得られた混合物を攪拌します。
   7. 残留溶液を除去した後、40ミリリットルのDI H ₂ OでPMMA基板をすすぎます
   8. DI H ₂ O 40ml中のPMMA基板を浸漬した後、30分間、ロッキングシェーカーを介して得られた混合物を攪拌します。
   9. 残留DI H ₂ Oを外し、2分間穏やかな窒素流で各PMMA基板を乾燥させます。
   10. の調製Cl含有SPE形成液
       1. 少なくとも3カートリッジのボリュームに相当するエタノールと阻害剤の除去SPEカートリッジをフラッシュします。
       2. 1,1'-ジクロロエタンを使用する前に少なくとも3カートリッジのボリュームに相当してカートリッジを洗浄します。
       3. 処理されたカートリッジを通して1,1'-ジクロロエタンの6ミリリットルを渡し、その後、アルミホイルに包まれたサンプルバイアル（20ミリリットル）で画分を回収。
       4. 120mgのAIBN、31.8ミリリットルのエタノール、および100mlのガラス瓶で16.5ミリリットルのヘキサンを含む溶液に4.91ミリリットル1,1'-ジクロロエタンを追加します。
   11. PMMA基板の表面上にのCl含有SPE形成液の2ミリリットルを適用した後、10分（光強度〜2.65 mWのセンチ^-2）用のUV ₃₆₅照射に基板を露出させます。
       注意！適切な排気システムがあるため、UV照射時のオゾンの生産のため、お勧めします。
   12. 残留ソリューを交換してくださいその後、新鮮なのCl含有SPE形成溶液2mlと化し、再び10分間₃₆₅照射をUVに基板を露出させる（光強度〜2.65 mWのセンチ^-2）。
   13. 繰り返しステップ2.1.12 18回。
   14. 残留溶液を除去した後、50mlのコニカルチューブに40ミリリットルのエタノールでPMMA基板をすすぎます。
   15. 残留溶液を除去した後、40ミリリットルのDI H ₂ OでPMMA基板をすすぎます
   16. 残留DI H ₂ Oを外し、2分間穏やかな窒素流で各PMMA基板を乾燥させます。
   17. PMMA基板上に5μlのDI H ₂ Oをドロップし、製造業者のプロトコルに従って、接触角計により接触角を決定します。
       注：それぞれの場合に報告された接触角を決定するために、3回の繰り返し測定値の平均を使用してください。
2. レーザーアブレーション（LA）-Inductively結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）分析</強いです>
   1. 乳鉢と乳棒を介したPMMA粉末にPMMAビーズの8グラムを挽きます。
   2. 50mlのコニカルチューブにNaOH溶液飽和40ミリリットル中のPMMA粉末を浸し、その後12時間、ロッキングシェーカーを経由して得られる混合物を攪拌します。
   3. 5-mlのヒントをデジタルピペットで残留溶液を除去した後、40ミリリットルのDI H ₂ OでPMMA粉末をすすぎます
   4. 40ミリリットルのDI H ₂ O中のPMMA粉末を浸し、その後30分間、ロッキングシェーカーを経由して得られる混合物を攪拌します。
   5. 残留DI H ₂ Oを削除します0.5％（v / v）のHNO ₃溶液40mlにPMMA粉末を浸漬し、その後30分間、ロッキングシェーカーを介して得られた混合物を攪拌します。
   6. 残留溶液を除去。 50％（w / v）のアクリルアミド溶液40mlにPMMA粉末を浸漬した後、8時間暗所でロッキングシェーカーを介して得られた混合物を攪拌します。
   7. 残留溶液を除去した後、PMMA粉末のウィットをすすぎますDI H ₂ Oの時間40ミリリットル
   8. DI H ₂ O 40ml中にPMMA粉末を浸し、その後30分間、ロッキングシェーカーを経由して得られる混合物を攪拌します。
   9. 残留DI H ₂ Oを削除してから8時間、60℃でPMMA粉末を焼きます。
   10. Cl含有SPE形成液の調製
       1. 少なくとも3カートリッジのボリュームに相当するエタノールと阻害剤の除去SPEカートリッジをフラッシュします。
       2. 1,1'-ジクロロエタンを使用する前に少なくとも3カートリッジのボリュームに相当してカートリッジを洗浄します。
       3. 処理されたカートリッジを通して16ミリリットル1,1'-ジクロロエを渡し、その後、アルミホイルに包まれたサンプルバイアル（20ミリリットル）で画分を回収。
       4. 250ミリリットルのガラス瓶に360mgのAIBN、95.4ミリリットルのエタノール、および49.5ミリリットルのヘキサンを含む溶液に14.73ミリリットル1,1'-ジクロロエタンを追加します。
   11. 中のCl含有SPE形成液の6ミリリットルとPMMA粉末を混ぜます50mlのコニカルチューブと同様に24ウェル組織培養プレートの6ウェルに円錐管から混合物を1mlを移します。
   12. PMMAボードで組織培養プレートをカバーし、その後10分（光強度〜2.65 mWのセンチ^-2）のための₃₆₅の照射をUVに組織培養プレートを公開します。
       注意！適切な排気システムがあるため、UV照射時のオゾンの生産のため、お勧めします。
   13. 各ウェルの新鮮なのCl含有SPE形成液の1ミリリットルで残液を交換し、再び10分間₃₆₅照射をUV（光強度〜2.65 mWのセンチ^-2）するために、組織培養プレートを公開します。
   14. 繰り返しステップ2.2.13 18回。
   15. 残留溶液を除去した後、1ミリリットルのエタノールで各ウェルにPMMA粉末をすすぎます。
   16. 残留溶液を除去した後、1ミリリットルのDI H ₂ Oで、各ウェルにPMMA粉末をすすぎます
   17. <残留DI Hを削除しますサブ> 2 O、次いで8時間、60℃でPMMA粉末を焼きます。
   18. 油圧プレス機を経由してペレットに乾燥した粉末（1グラム）を圧縮した後、LA-ICP-MSシステムによってのClのための信号を測定します。
       注：のm / z 35でのClのための信号が注入され、C-Clで部分の指標として選択しました。
       193 nmのレーザーアブレーション源として使用しました。 エネルギー 、 フルエンス 、 スポットサイズ 、及び繰り返し率は 75％、8.85 Jのcm ^-2で、100ミクロン、および5 Hzのように設定しました。それぞれの結果について少なくとも7繰り返し測定が必要とされました。 LA-ICP-MSの分析手順は、他の場所で公開されている手順を参照してください^。20
3. ラマン分光分析
   1. 2.2.17のステップにステップ2.2.1からプロトコルを実行します。
   2. 油圧プレス機を経由してペレットに乾燥した粉末（1グラム）を圧縮した後、ラマン分光計によってスペクトルを取ります。
      注：光励起源としては100mWの最大レーザパワーを持つ780 nmのレーザーラインを使用してください。 550〜900 cmの範囲のラマンスペクトルの領域を使用してください^-1 PMMAへのC-Clで部分の結合を調査します。

ダイポール支援SPE反応の3キャラクタリゼーション

1. 2.2.17のステップにステップ2.2.1からプロトコルを実行します。
2. 20％5mlの（w / v）の硝酸マンガン四水和物（MN（NO _{3）2・4H 2} O）溶液中の0.5グラムのPMMA粉末を浸漬した後、同様に40 mMのマレイン酸緩衝液5mlで得られた混合物を混合します。
3. 純粋なHNO ₃溶液を使用して8に、得られた混合物のpHを調整した後、1時間ロッキングシェーカーを介して混合物を攪拌します。
4. 残留溶液を除去した後、8時間、60℃でPMMA粉末を焼きます。 X線absorのためにアルミホイルで包んで15 mlのコニカルチューブに粉末を保存ption端近傍構造（XANES）分析。
   注：マンガンK端XANESスペクトルは07Aと国立シンクロトロン放射線研究センター（NSRRC、新竹、台湾）の17C1ビームラインを利用して収集しました。電子蓄積リングは1.5 GeVのエネルギー及び100-200ミリアンペア電流で運転しました。 Si（111）二結晶モノクロメータは5,000.The光子エネルギーが既知のMn K-を用いて、Mnの標準によって較正した1〜15 keVのエネルギーで非常に単色光子ビームを提供し、最大の電力（E /ΔE）を解決するために使用しました。 6539.0 eVでのエッジ吸収変曲点。提案されたSPEの反応の特徴づけのための双極子 - イオン相互作用を研究するために使用されたeVの6530の間と6570のMn K-edgeが地域でスペクトルをXANES。

Results

図2は、PMMAマイクロチップのチャネル変更の手続きの際に発生する反応を示しています。接触角分析は、提案されている手順の間、表面の変更を監視するために使用しました。 LA-ICP-MSシステムおよび分散型ラマン分光計はC-Clでの成功した変更を確認するために使用されたがPMMA基板上に形成する部分（ 図3の（a）、（b）参照 ）。提案された双極子補助SPE反応はXANES解析（ 図4）によって特徴付けました。

図1. PMMAマイクロチップ。（a） の製作マイクロチップ用のパターンファイルのスナップショット。 （b）は製作マイクロチップのレイアウト：S、E、およびBは、試料のための導入ポートを表し、溶離液、およびBUFをそれぞれの溶液をFER。 Oは、出口を表しています。黒丸はそれぞれのための掘削のアクセスホールを表します。サンプルおよびバッファソリューションの導入に使用されるチャネルの両方が抽出チャネルと30°の角度を形成しました。コンフルエント出口に試料と緩衝液の流れの収束点からの距離とした効果的な抽出流路の長さは94 mmでした。 （c）は 、機械加工板の断面写真。文献から再生。 16化学の王立協会の許可を得て。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

PMMAマイクロチップのためのチャネル変更の 図2. スキーム。差し込みphotogrAPHSシーケンスで得られた生成物に対応する接触角を示します。接触角は、水滴の画像を用いて決定しました。 3回の繰り返し測定の平均は、それぞれの場合において報告接触角を測定するために使用しました。文献から再生。 16化学の王立協会の許可を得て。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

PMMAの変更の 図3. 表面検証。（A）のClのための信号がC-Clでの部分で修飾されたPMMA及びPMMAの両方を切除することにより得られます。挿入図は、各取得信号に対応する切除位置を示しています。 （b）は 、ネイティブのラマンスペクトルとPMMAを変更しました。文献から再生。の許可を得て16化学の王立協会。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

修正されたPMMA及びMn ²⁺ イオン で ​​処理された修正されたPMMAの 図4 のMnのK端XANESスペクトル 。修正されたPMMAのスペクトルは赤線のように発表されました。吸収スペクトルを示す変形PMMAの高度に電気陰性C-Clで部分とMn ²⁺イオンとの間の相互作用は、青色の線として提示されました。文献から再生。 16化学の王立協会の許可を得て。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。

Discussion

双極子支援SPEのマイクロチップの製造のための詳細な手順は、上記に提示しました。このセクションでは、PMMAのC-Clで部分および微量金属イオンを決意するための抽出媒体として使用されたのCl含有PMMAの可能性の移植に関して修正プロトコルの有用性は、ありますステップバイステップを評価しました。表面の検証のために、試料の種類は分析機器との適合性に基づいて選択しました。換言すれば、同様の工程を経て調製された試験サンプルの種類は、分析機器の要件に従って決定しました。例えば、粉末充填型のサンプルは、LA-ICP-MS、ラマン分光に使用したのに対し、基板型サンプルは、接触角の測定に使用し、XANES解析します。

最初は、化学官能アタッシュケースが受ける変化を監視します提案されている手順の間PMMAの表面にD、各工程を行ったに対応する得られた生成物に対する接触角分析（ 図2）。 図2に表示されているように、接触角の変化は明らかに表面変化は、修正手順の間に発生したことが示され、そして最終生成物を測定したところ80.3°±0.43°の接触角は、以前の結果を報告した^。21と一致しました

また、変性PMMAのC-Clでの成分の存在はまた、LA-ICP-MS分析によって確認しました。ネイティブPMMAをアブレーションすることによって得られた結果と比較して、CLには別個の信号はC-Clで部分で修飾されたPMMAをアブレーションすることによってexpectably観察された（ 図3（a）参照 ）。

ラマンスペクトルは、さらに、PMMAのC-Clで部分の結合を検証するために収集しました。 Figuに示すように図3（b）再もしくはCCl ₂非対称伸縮振動に関連する2つの特徴的なピーク682 cm ^-1で718 cm ^-1で修正されたPMMAのスペクトル中で観察したウィリスらによって報告された結果とのことで適度に良好な一致^22、ヘンドラら ²³言い換えると、PMMAのC-Clでの部分の結合が正常に変更した後に達成され得ます。

また、本研究で提案された抽出機構を解明するために、XANES解析を使用しました。 図4に示されるように、高度に電気陰性のC-Clで部分と正に帯電した金属イオンとの間の相互作用は、MN ²⁺イオンで ​​処理された変性PMMAに対応XANESスペクトルにおける優勢な吸収端が存在することによって確認することができました。このように、双極子静電相互作用は確かTRのためのオンチップ抽出に適用されますエースの金属分析します。台湾の二つの川から採取した水サンプルの詳細な分析結果を他の場所に記載されている^。16

我々の知る限り、これは微量金属イオンの決意のためのオンチップSPE反応で革新的な作業戦略を利用する最初の試みであり、開発したデバイスは、他のオンチップSPE技術と比較して有意に耐久性であったこと（ すなわち、 、160以上の分析作品）が、抽出効率の点で大幅な劣化なしに達成することができます。そのような抽出機構は、主として高度に電気陰性のC-Clで部分と正に帯電した金属イオンとの間の相互作用に依存しているため、それにもかかわらず、提案された技術は、これまで負に帯電した種を抽出するには不向きであることが予想されました。

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
AutoCAD	Autodesk	N/A	http://www.autodesk.com/education/free-software/autocad
ポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)シート	Kun Quan エンジニアリングプラスチック	N/A	350 mm (L) x 20 mm (W) x 2 mm (H).PMMAシートのガラス転移温度(Tg)は102〜ndashの範囲です。110°C。PMMAの365nmでの紫外線透過率は91.2%です。
マイクロマシニングシステム	レーザー寿命	LES-10	最大レーザー出力:10 W. 最大彫刻速度:762 mm sec−1。
高分解能光学顕微鏡	Ching Hsing Computer-Tech	FS-230
Power Image Analysis System (PIA)	Ching Hsing Computer-Tech	PIA V16.1
マルチボール盤	N/A	LT-848
脱イオン水 (D. I. H2O)	Millipore	Milli-Q Integral 5 System
Dodecyl Sufate (SDS)	J.T.ベイカー	4095-04
超音波発振器	エルマ	トランスソニック デジタル
ガラス板	該当	なし	160 mm (L) x 35 mm (W) x 2 mm (H); 壊れやすい
バインダークリップ	SDI	0234T-1	http://stationery.sdi.com.tw/product_detail.php?Key=322&cID=55&uID=6
精密オーブン	ヨンシン	DK-45
ポリ(エーテルエーテルケトン)(PEEK)チューブ	VICI	JR-T-6002(0.5 mm i.d.);JR-T-6001 (内径0.25mm)
ポリマーチューブ カッター	チャーチサイエンティフィック	A-327
2成分エポキシベースの接着剤	リッチワン	N / A	皮膚刺激性。主な成分はエポキシ樹脂と硬化剤です。
蠕動ポンプ	Gilson	Minipuls 3
蠕動チューブ	Gilson	F117934
水酸化ナトリウム (NaOH)	Sigma–Aldrich	30620
硝酸 (HNO3)	J. T. Baker	959834
アクリルアミド (prop-2-enamide, C3H5NO)	Sigma–Aldrich	A8887	急性毒性および発がん性
自社製フォトマスク	N/A	N/A	自社製フォトマスクは、黒い紙(114 mm(L)× 22 mm(W))でできており、窓が開いている(94 mm(L)× 2 mm(W))は、目的の領域
1,1-ジクロロエチレン	シグマ–Aldrich		163032 急性毒性および発がん性
カートリッジ	Dikma	ProElut AL-B
2,2-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN, C8H12N4)	昭和化学	0159-2130
エタノール	シグマ–アルドリッチ	32221
ヘキサン (C6H14)	Millinckrodt Chemical	5189-08
自社製照射システム	グレートライティング (UV-Aランプ)	該当なし	UV-Aランプ付き不透明ボックス(40W、最大発光365nm)
ガラスバイアル	ヨンシン	132300019	フラジャイル
アルミホイル	ダイヤモンド	N/A
スクリューキャップ付き円錐管	labcon	3181-345-008 (50 mL); 3131-345-008 (15 mL)
ロッキングシェーカー	TKS	RS-01
接触角計	First Ten Angstroms	FTA 125
PMMA ビーズ	科学ポリマー製品	037A
乳鉢と乳棒、瑪瑙	ヨン・シン	139000004	壊れやすい
組織培養プレート	AdvanGene ライフサイエンス プラスチック製品	AGC-CP-24S-50EA	24ウェル、未処理、滅菌
油圧プレス	Panchum	Press-200
レーザーアブレーション	ニューウェーブリサーチ	NWR193
誘導結合プラズマ質量分析計	Agilent Technologies	Agilent 7500a
ガラスびん	デュラン	21801245 (100 mL); 21801365 (250 mL)
分散型ラマン分光計	Thermo Fisher Scientific	Nicolet Almega XR
硝酸マンガン四水和物 (Mn(NO3)2×4H2O)	シグマ–Aldrich	63547
マレイン酸二ナトリウム塩水和物(C < sub>4< / sub >H < sub > 4< / sub >/ Na 2< / sub >O 5< / sub>)	Sigma–Aldrich	M9009
X線吸収近傍構造(XANES)	N/A	N/A	Mn K-edge XANESの解析は、台湾の国立シンクロトロン放射研究センター(NSRRC)の07Aおよび17C1ビームラインで行われました。