Lab-in-a-drop reactie systemen toestaan de veelzijdige uitvoering van complexe reacties in een schaal van microfluidic. Een automatische bediening platform bestaande uit een 3 x 3 matrix van elektromagnetische spoelen werd ontwikkeld en met succes gebruikt voor het samenvoegen van twee 10 µL microreactors en daardoor een enzymatische reactie in de resulterende vloeistof Friezen te initiëren.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Waterige druppels gebruikt als enzymatische Microreactors en hun elektromagnetische aandrijving
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Voor een succesvolle tenuitvoerlegging van microfluidic reactie systemen, zoals PCR en electroforese, is het verkeer van kleine hoeveelheden van de vloeistof essentieel. In conventionele lab-op-een-chip-platformen, worden oplosmiddelen en monsters doorgegeven via gedefinieerde microfluidic kanalen met complexe flow control installaties. De druppel bediening platform hier gepresenteerd is een veelbelovend alternatief. Met het is het mogelijk om een vloeibare drop (microreactor) op een vlakke oppervlakte van een reactie platform (lab-in-a-drop). De bediening van de microreactors op de hydrofobe oppervlak van het platform is gebaseerd op het gebruik van magnetische krachten die op de buitenste schil van de vloeibare druppels die uit een dun laagje superhydrophobic magnetiet deeltjes bestaat. De hydrofobe oppervlak van het platform is nodig om te voorkomen dat ieder contact tussen de vloeibare kern en het oppervlak om een vloeiende beweging van de microreactor. Op het platform, kunnen een of meer microreactors met volumes van 10 µL worden geplaatst en tegelijk verplaatst. Het platform zelf bestaat uit een 3 x 3 matrix van dubbele Elektrospiralen die geschikt voor neodymium of ijzer kernen. Het verlopen van het magnetisch veld worden automatisch gecontroleerd. Door de variatie van het magnetisch veld verlopen, kan de microreactors magnetische hydrofobe shell worden gemanipuleerd automatisch wilt verplaatsen van de microreactor of open de shell omkeerbaar. Reacties van substraten en bijbehorende enzymen kunnen worden geïnitieerd door het samenvoegen van de microreactors of brengen ze in contact met oppervlakte geïmmobiliseerdet katalysatoren.
Inleiding
Technische toepassingen met micro reacties worden voornamelijk uitgevoerd in vooraf gedefinieerde microchannel-chips. Deze systemen worden grote schaal vastgesteld en uitgebreid beschreven in de literatuur (inter alia 1,2,3). In 2011 bedroeg de omzet van microfluidic technologieën wereldwijd 6,2 miljard euro 4. In tegenstelling, was het gebruik van vrij beweegbare micro reactor compartimenten eerder alleen onderzocht en gepubliceerd in beperkte mate. De meest voorkomende methode voor het verplaatsen van waterige micro druppels is electrowetting
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Hydrophobization van magnetische nanodeeltjes
- voor de synthese van de hydrofobe magnetische deeltjes, Voeg 0,85 g FeCl 3-hexahydraat (3.14 mmol) en 0,30 g FeCl 2 tetrahydraat (1,51 mmol) tot 200 mL water/ethanol oplossing (v/v 4:1).
- Voeg aan dit mengsel, 0,20 mL 1H, 1H, 2 H, 2H-Perfluorooctyltriethoxysilane (PFOTES) (5.23 mmol) met krachtig roeren door een magneetroerder (500 rpm). De synthese in de sfeer van een inert gas (N 2) uitvoeren met behulp van een rondbodemkolf met een kurk om te voorkomen dat de secundaire oxidatie van de deeltjes magnetiet.
- Pas de oplossing daling verstandig met een ammoniu....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
De shell-deeltjes hebben een diameter van ongeveer 640 nm. Magnetizable nanoparticles omsloten door deze fluorosilane shell deeltjes hebben diameters in een bereik tussen 22 nm en 37 nm. Een 5 µL microreactor met water als een vloeibare kern had een contacthoek van ongeveer 160°.
De kracht die nodig is om te bewegen een 10 µL microreactor zoals hierboven beschreven is 1,34 ± 0.08 µN. Figuur 1 toont .......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Voor een succesvol gebruik van microfluidic technologieën is het belangrijk om te bewegen de reactie volume dat overeenstemt met de eisen van de biotechnologische synthese en analyses. Het platform van de bediening gepresenteerde maakt het mogelijk verplaatsen van microfluidic druppels met magnetische kracht. Het verkeer kan vrij worden uitgevoerd in twee dimensies op een vlakke oppervlakte van een reactie-platform door de daling van de vloeistof met een magnetische superhydrophobic shell. Dus is een alternatief systeem .......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
De auteurs wil erkennen de DFG voor de steun.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 3D-printer | FelixPrinters | Pro1 | |
| 10-acetyl-3,7-dihydroxyphenoxazine (Amplex Red) | Life Technologies | A12222 | |
| Ammonium hydroxide | TU-KL | 1072 | |
| CAD software | Siemens | Soled edge | |
| Contact angle measuring device | Dataphysics | OCA 20 | |
| Cylinder magnet | 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 |
| Dipotassium phosphate | Bernd Kraft | 7758-11 | |
| Drying oven | Binder | FD 115 | |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 68-17-5 | |
| FeCl2 tetrahydrate | TU-KL | 1625 | |
| FeCl3 hexahydrate | TU-KL | 1622 | |
| Fluorescence probe | PerkinElmer | LS 55 | |
| Horseradish peroxidase | Carl Roth | 9003-99-0 | |
| Hydrogen peroxide | Th.Geyer GmbH & Co | 7722-84-1 | |
| Monopotassium phosphate | Bernd Kraft | 7778-77-0 | |
| Peltier element | Conrad | 193569 | |
| Perfluoroctyltriethoxysilane | Sigma-Aldrich | 51851-37-7 | |
| Scanning Electron Microscope | FEI | Helios NanoLab 650 DualBeam | |
| Separation bar magnet | Webcraft GmbH | Q-40-20-10-N | |
| Winding machine | IWT GmbH | FW122 |
Referenties
- Squires, T., Quake, S. Microfluidics: Fluid physics at the nanoliter scale. Rev. Mod. Phys. 77 (3), 977-1026 (2005).
- Song, H., Chen, D. L., Ismagilov, R. F. Reactions in Droplets in Microfluidic Channels. Angew Chem Int Ed Engl. 45 (44), 7336-7356 (2006).
- Erickson, D., Li, D. Integrated microfluidic devices. Anal. Chim. Acta. 507....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
