Methodenartikel

Het samenvoegen van Ion Concentratie polarisatie tussen Naast elkaar Ion Exchange membranen aan de voortplanting van de Polarisatie Zone blokkeren

DOI:

10.3791/55313

⸱

23 februari 2017

 ,  ,  ,  , 
1Center for BioMicrosystems, Korea Institute of Science and Technology, 2Department of Mechanical Engineering, Seoul National University, 3Department of Industrial Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign

In dit artikel

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het protocol voor een nieuwe ionenconcentratie polarisatie (ICP) platform dat de voortplanting van de ICP zone kan stoppen, ongeacht de omstandigheden beschreven. Dit unieke vermogen van het platform ligt in het gebruik van fusie ion uitputting en verrijking, die twee polariteiten van de ICP fenomeen zijn.

Samenvatting

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De ionconcentratie polarisatie (ICP) fenomeen is een van de meest gangbare methoden voor lage abundantie biologische monsters preconcentraat. De ICP induceert een niet-invasieve regio voor geladen biomoleculen (dwz het ion depletie zone), en doelstellingen kunnen worden gepreconcentreerd op deze regio grens. Ondanks de hoge prestaties preconcentratiestap met ICP, is het moeilijk om de bedrijfsomstandigheden van niet-voortplantende ion depletie zones vinden. Om deze smalle operationele venster te overwinnen, we recent ontwikkelde een nieuw platform voor spatiotemporeel vaste voorconcentrering. In tegenstelling tot voorgaande werkwijzen dat alleen ionen depletie gebruiken, dit platform gebruikt de tegengestelde polariteit van de ICP (dwz ion verrijking) tegen verspreiding van de ion uitputtingszone stoppen. Door de confrontatie met de verrijking zone met de uitputting zone, de twee zones samen te voegen elkaar en stoppen. In dit artikel beschrijven we een gedetailleerd experimenteel protocol bij deze spatiotemporeel gedefinieerd ICP platf bouwenorm en kenmerken de voorconcentratie dynamiek van het nieuwe platform door vergelijking met die van de conventionele inrichting. Kwalitatieve ion concentratie profielen en de huidige-time reacties met succes vastleggen van de verschillende dynamiek tussen de gefuseerde ICP en de stand-alone ICP. In tegenstelling tot de conventionele dat de preconcentratiestap locatie op ~ 5 V kan oplossen, kan het nieuwe platform een ​​doelwit-gecondenseerd plug produceren op een specifieke locatie in het brede bereik van bedrijfscondities: spanning (0,5-100 V), ionsterkte (1-100 mM) en pH (3,7-10,3).

Inleiding

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ionenconcentratie polarisatie (ICP) verwijst naar een fenomeen dat optreedt tijdens ion ion verrijking en verarming een permselectief membraan, waardoor een extra potentiaaldaling met ionenconcentratie gradiënten 1, 2. Deze concentratiegradiënt is lineair, en steiler als een hogere spanning wordt aangelegd (Ohmse regime) tot de ionenconcentratie op het membraan nul nadert (beperking regime). Dit diffusie beperkte conditie, is de gradiënt (en overeenkomstige ion flux) bekend te maximaliseren / verzadigd 1. Afgezien van deze conventionele begrip, wanneer de spanning (of stroom) verder wo....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Fabricage van kationuitwisselingsmembraan geïntegreerde microfluïdische chips

  1. Bereiding van silicium masters
    1. Ontwerp twee soorten silicium meesters: een voor de patroonvorming van een kationenuitwisselingshars en de andere voor het bouwen van een microkanaal met polydimethylsiloxaan (PDMS).
      NB: Het detail geometrie zal in de stappen 1.3.1 en 1.4.1 worden beschreven.
    2. Fabriceren het silicium masters met behulp van conventionele fotolithografie of diepe reactief ion etsen 27.
    3. Silaniseren de micropatterned silicium meesters met trichloorsilaan (~ 30 pi) in een vacuüm pot voor 30 mi....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Het schema fabricagestappen van een membraan geïntegreerde microfluïdische preconcentrator zijn weergegeven in figuur 1. Een gedetailleerde beschrijving van de vervaardiging wordt in het protocol. De ontwerpen en apparaatbeelden van de spatiotemporeel gedefinieerde preconcentrator 26 worden gecontrasteerd met die van een conventionele preconcentrator 11 (figuur 2). De ICP fenomeen in de spatiotemporeel gede.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

We hebben beschreven de vervaardiging protocol en het uitvoeren van een spatiotemporeel gedefinieerd preconcentrator in een bereik van de aangelegde spanning (0,5-100 V), ionsterkte (1-100 mM) en pH (3,7-10,3), het bereiken van een 10.000-voudige voorconcentrering van kleurstoffen en eiwitten binnen 10 min. Zoals net als vorige ICP-apparaten, de preconcentratiestap prestaties beter wordt bij een hogere spanning en tegen lagere ionsterkte. Een extra parameter kunnen we hier te overwegen is de afstand tussen twee kationen.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Dit werk werd ondersteund door het interne fonds van het Korea Institute of Science and Technology (2E26180) en door het Next Generation Biomedical Device Platform programma, gefinancierd door de National Research Foundation of Korea (NRF-2015M3A9E202888).

....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Sylgard 184 Silicone Elastomer kitDow Corning
TrichlorosilaneSigma Aldrich175552Zeer giftig
Nafion pergefluoreerde hars, 20 wt%Sigma Aldrich527122
NatriumchlorideSigma Aldrich71394
KaliumchlorideSigma Aldrich60121
Alexa Fluor 488 carbonzuur, succinimidyl esterInvitrogenA20000
Isothiocyanaaat-geconjugeerd albumineSigma AldrichA9771
Fosfaatbufferoplossing, 1xWengeneLB004-02
Tween 20Sigma AldrichP1379
EpifluorescentiemicroscoopOlympusIX-71
Charge-coupled device cameraHamamtsu Co.ImageEM X2
BronmeeteenheidKeithley Instruments2635A
Covance-MPFemto Science

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Probstein, R. F. Physicochemical Hydrodynamics: An Introduction. , Wiley-Interscience. New York. (2003).
  2. Strathmann, H. Ion-Exchange Membrane Separation Processes. , Elsevier. Amsterdam. (2004).
  3. Dydek, E. V., et al.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

Microfluidische preconcentratiespatiotemporaal ICP platformfluorescentie imagingstroom tijdresponsPDMS microkanaalkationen selectieve membranenspanningsaanlegionsterkte

Gerelateerde artikelen