Name: Fase Diagram Analyse Met behulp van Magnetic Beads als vloeibare dragers (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-09-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 37 s
Description: Leer fasediagramanalyse met magnetische kralen als vloeibare dragers in microfluidische systemen. Deze methode onderzoekt faseovergangen in complexe vloeistoffen met fluorescentiemetingen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs danken voor de nuttige discussies met M. Caggioni en de ondersteuning van Proctor en Gamble in de vorm van een stage voor NAB.

1. Voorbereiding van de one-time gebruik Materialen in Apparaatbeheer <ol><li> Voorbereiding van de buis <ol><li> Snijd slangen in 15 cm segmenten. Tubing heeft 1,6 mm inwendige diameter en 3,2 mm buitendiameter. </li><li> Hang buissegmenten verticaal met tape. Plaats papieren handdoek onder buizen om het overtollige fluorpolymeer oplossing te verzamelen. </li><li> Injecteer 100 ui van fluorpolymeer oplossing in bovenopening van elk buissegment gebruik van de spuit, zodat het in contact gehele omtrek van de binnenste wand komt. </li><li> Sta buis segmenten op te hangen in plaats van 1 uur tot overmaat fluorpolymeer oplossing te verwijderen. </li><li> Verwijder eventueel fluorpolymeer oplossing van onderzijde van de buis die niet druppelen uit. Verwijder slang uit opknoping positie en gooi papieren handdoeken. </li><li> Plaats buissegmenten in de oven bij 100 ° C gedurende 1 uur om het fluorpolymeer bekledingslaag gloeien. </li><li> Verwijder buis segmenten uit de oven. Gebruik een pincet, als buis segmenten zal heet zijn. </li></ol></li><li> Bereiding van verdunde magnetische bead oplossing <ol><li> Bereken magnetische bead concentratie nodig om de gewenste overdracht volume te bereiken, zoals bepaald door de relatie tussen de overdracht volume en massa MB figuur 2. Opmerking: De originele MB oplossing 1 g MB in 50 ml oplossing. Uitgaande van een testkamer volume van 20 ui, verdund originele MB-oplossing met gedestilleerd water tot een verhouding van 6: 4 (MB oplossing: water) een carry-over volume van ~ 0,4 ul verkrijgen. Pas verdunningsverhouding bij verschillende carry-over volume gewenst is. </li><li> Plaats een 20 ml monsterflesje op een micro-balans. Nul de balans. </li><li> Schud de magnetische kraal oplossinghouder, dan trekt 0,6 ml met behulp van een micropipet. </li><li> Afzien gepipetteerde oplossing in het monster flesje per saldo. </li><li> Doseer 0,4 ml gedestilleerd water in het monster flesje. </li></ol></li><li> Fluorescerende kleurstof liquid voorbereiding <ol><li> Los 2 gew.% Van kleurstof in gedeïoniseerd water door vortexen de oplossing gedurende 1 min. </li></ol></li></ol> 2. Voorbereiding van de experimentele opstelling voor Fluorescentie Experimenten <ol><li> Bereiding buis apparaat. <ol><li> Plaats een vrouwelijke Luer-lock connector op één uiteinde van de slang. </li><li> Breng de buis in een luerlockspuit die een volume 3 ml en 0,1 ml afstuderen heeft. </li><li> Plaats de injectiespuit in de spuitpomp en stel de toevoersnelheid bij 2 ml / uur. </li><li> Voor nauwkeurige inbrengen van vloeistoffen in de slang, gebruik de spuitpomp aan de oplossing die het magnetische kralen en fluorescerende kleurstof trekken. </li><li> Breng 20 gl van magnetische bead-oplossing in buis met behulp terugtrekking injectiepomp. Deze vloeistof segment wordt aangeduid als de testkamer (testkamer volume kan variëren afhankelijk van het experiment). Vortex de container met magnetische kraal oplossing gedurende 1 minuut en dan schud de hand tijdens<html> de terugtrekking cyclus uniforme MB dispersies te vormen. </li><li> Na testkamer vloeistof inbrengen wordt gesloten, trekt 6 ul van de lucht in de buis. Dit luchtvolume zal later vormen een afsluiter tussen de twee vloeibare segmenten. </li><li> Na luchtspleet inbrengen is voltooid, beginnen terugtrekking 180 ul van vloeistof met fluorescerende kleurstof. Deze vloeistof segment wordt aangeduid als het reservoir. Reservoirvolume kan variëren afhankelijk van het experiment. Groter reservoir volume is gunstig voor de verandering van de kleurstof concentratie minimaal. </li><li> Plaats een tweede vrouwelijke Luer-lock connector op het andere uiteinde van de buis. </li><li> Verwijder het buisinrichting van de spuit. </li><li> Plaats Luer-lock caps aan beide uiteinden van de inrichting. </li></ol></li><li> Optica setup voor fluorescentie experimenten <ol><li> Zet alle componenten aangesloten op de omgekeerde microscoop. </li><li> Zet de computer en open de microscoop imaging software. </li></ol></li></ol>&quot;&gt; 3. Experimentele Procedure voor fluorescentie experimenten <ol><li> Neem de eerste fluorescentie-intensiteit meting van de testkamer en het reservoir met behulp van de omgekeerde microscoop. Bij het analyseren van de fluorescentie van het monster te verzekeren dat de focus in het midden (in x- en y-richting) van het vloeibare deel in de buis. Record metingen in data spreadsheet. </li><li> Plaats het apparaat over de top van kubusmagneet zodanig dat de magnetische bolletjes alle segregeren op een gebied in de testkamer. Breng de parels aan het reservoir door het bewegen van de inrichting over de top van de magneet (~ 10 sec). De 1 inch neodymium kubusmagneet is leerjaar N48 met een trekkracht van 45,6 kg. </li><li> Zodra magnetische kraal cluster wordt overgedragen via de luchtspleet en in het reservoir, schud de magnetische korrels door het plaatsen van het apparaat over de top van de magneet en roteren om de vloeistof wordt opgesloten binnen het cluster los. Blijf roeren van de magnetische korrels tot homogenisering van het reservoir isafgerond (~ 30-45 sec). </li><li> Plaats het apparaat over de top van de magneet zodanig dat de magnetische korrels in het reservoir alle scheiden om een ​​gebied. Breng de magnetische kraal cluster terug naar de testkamer. </li><li> Zodra de cluster de testkamer bereikt, bewegen de magnetische korrels door het plaatsen van het apparaat over de top van de magneet en roteren om de gevangen fluorescerende vloeistof binnen los. Doorgaan agitatie van de magnetische bolletjes tot homogenisering van de testkamer is afgerond (~ 30-45 sec). </li><li> Neem fluorescentie-intensiteit metingen van zowel de testkamer en het reservoir met de geïnverteerde microscoop. Record metingen in data spreadsheet. </li><li> Stappen 3,2-3,6 herhaald totdat zowel vloeibare segmenten convergeren naar vergelijkbare fluorescentie-intensiteiten (~ 100 cycli). </li></ol> 4. Numerieke Analyse van de TL-gegevens <ol><li> Met de fluorescentie-intensiteit van gegevens opgeslagen in een spreadsheet, voer numerieke analyse met behulp van MATLAB. </li><li> Derive vergelijkingen om een ​​theoretische waarde van de fluorescentie-intensiteit te berekenen in zowel het reservoir en de testkamer. Nemen de volgende vergelijkingen in een MATLAB script bestand: waarbij I de fluorescentie-intensiteit (AU), V = volume (pl), n is het aantal overschrijvingen, R het reservoir, T de testkamer en C overdracht. </li><li> Met behulp van MATLAB, het genereren van percelen en analyseren om de overdracht volume voor alle experimenten te bepalen. Gebruik deze gegevens om figuur 2 te produceren. </li></ol> 5. Voorbereiding van de experimentele opstelling voor Surfactant Experimenten <ol><li> Bereiding buis apparaat. <ol><li> Plaats een vrouwelijke Luer-lock op een uiteinde van de slang. </li><li> Breng de buis in een Luer-lock spuit. </li><li> Plaats de injectiespuit in de spuitpomp en stel de toevoersnelheid bij 2 ml / uur. </li><li> Voor nauwkeurige inbrengen van vloeistoffen in de slang, gebruik de spuitpomp aan de oplossing die het magnetische kralen en su trekkenrfactant. </li><li> Plaats 20 ul magnetische kraal oplossing in de buis met behulp van terugtrekking injectiepomp. Deze vloeistof segment wordt aangeduid als de testkamer (testkamer volume kan variëren afhankelijk van het experiment). Schud de container met magnetische kraal oplossing door hand tijdens de terugtrekking cyclus uniforme MB dispersies te vormen. </li><li> Na testkamer vloeistof inbrengen wordt gesloten, trekt 6 ul van de lucht in de buis. Dit luchtvolume zal later worden aangeduid als de luchtspleet. </li><li> Na luchtspleet inbrengen is voltooid, beginnen terugtrekking 180 pi zuivere C12E5 oppervlakteactieve. Dit zal later worden aangeduid als het reservoir. </li></ol></li><li> Optica setup voor oppervlakteactieve experimenten. <ol><li> Beweeg de spuit pomp met slangen apparaat zodanig dat de testkamer met magnetische bolletjes in focus met de stereo-microscoop. </li><li> Leg een vel polarisator film op de top van een LED lichtbron. Schuif de LED-lichtbron onder de buis verbonden aande injectiepomp. </li><li> Voeg nog polarisatorfilm de lens van de stereomicroscoop met tape. Zorg ervoor dat de beide folies een polarisator 90 graden ten opzichte van elkaar. </li><li> Monteer een CCD (charge coupled device) camera aan op de stereo-microscoop. Sluit de camera aan op de computer en het openstellen van de imaging software. </li></ol></li></ol> 6. Experimentele Procedure voor oppervlakteactieve Experiments <ol><li> Plaats de kubus magneet naast de testkamer, terwijl de magneet op een stand wordt gemonteerd. </li><li> Nadat de magnetische korrels vormen een cluster beginnen pompen van vloeistoffen in de buis bij de toevoersnelheid van 2 ml / uur, zodanig dat de magnetische kraal cluster wordt verplaatst van de testkamer, over de luchtspleet en in het surfactant reservoirkamer. </li><li> Nadat de magnetische kraal cluster het middelpunt van de reservoirkamer bereikt, stopt de pomp op de injectiepomp. </li><li> Verplaats de kubus magneet weg van de buis, waardoor magnetische korrels een scheidennd verminderen de diffusie van de vloeistof ingesloten in het magnetische bolletje cluster. </li><li> Kijken naar het computerscherm om de H te observeren 2 O / C12E5 mengsel door de verschillende fasen. </li><li> Zodra de diffusie en de faseverandering van de vloeistof voltooid is, plaatst de magneet weer in oude bestemming van het reservoir zodat de magnetische korrels vormen een cluster. </li><li> De spuitpomp, trekt de vloeistof zodanig dat de magnetische kraal cluster wordt van de oppervlakte reservoir, over de luchtspleet, en terug in de H 2 O testkamer. </li><li> Nadat de magnetische kraal cluster het middelpunt van de testkamer bereikt, stopt de pomp op de injectiepomp. </li><li> Verplaats de kubus magneet weg van de buis. Hierdoor kunnen magnetische korrels te scheiden en zal helpen de verspreiding van de vloeistof ingesloten in het magnetische bolletje cluster. </li><li> Kijken naar het computerscherm om de H te observeren 2 O / C12E5 mengsel door de verschillende fasen. </li&gt; <li> Zodra de verspreiding en faseverandering van de vloeistof is afgerond, plaatst de magneet terug naar zijn vroegere bestemming door de testkamer waardoor de magnetische bolletjes te vormen in een cluster. </li><li> Herhaal stappen 6,2-6,11 tot de testkamer een faseverandering weergeeft. </li></ol>

<ol><li>Gijs, M. A., Lacharme, F., Lehmann, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+applications+of+magnetic+particles+for+biological+analysis+and+catalysis%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+review%22%5BJournal%5D)">Microfluidic applications of magnetic particles for biological analysis and catalysis.</a> Chemical review. 110, 1518-1563 (2009).</li>
<li>Kozissnik, B., Dobson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+applications+of+mesoscale+magnetic+particles%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bulleti%22%5BJournal%5D)">Biomedical applications of mesoscale magnetic particles.</a> MRS Bulleti. 38, 927-932 (2013).</li>
<li>Ali-Cherif, A., Begolo, S., Descroix, S., Viovy, J. -L., Malaquin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programmable+Magnetic+Tweezers+and+Droplet+Microfluidic+Device+for+High-Throughput+Nanoliter+Multi-Step+Assays%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Editio%22%5BJournal%5D)">Programmable Magnetic Tweezers and Droplet Microfluidic Device for High-Throughput Nanoliter Multi-Step Assays.</a> Angewandte Chemie International Editio. 51, 10765-10769 (2012).</li>
<li>Blumenschein, N. A., Han, D., Caggioni, M., Steckl, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+Particles+as+Liquid+Carriers+in+the+Microfluidic+Lab-in-Tube+Approach+To+Detect+Phase+Change%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials%2C+%26+Interface%22%5BJournal%5D)">Magnetic Particles as Liquid Carriers in the Microfluidic Lab-in-Tube Approach To Detect Phase Change.</a> ACS Applied Materials, & Interface. 6, 8066-8072 (2014).</li>
<li>Bordelon, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+low-resource+RNA+extraction+cassette+based+on+surface+tension+valves%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+applied+materials%22%5BJournal%5D)">Development of a low-resource RNA extraction cassette based on surface tension valves.</a> ACS applied materials. 3, 2161-2168 (2011).</li>
<li>Adams, N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+criteria+for+developing+low-resource+magnetic+bead+assays+using+surface+tension+valves%5BTitle%5D)+AND+%22Biomicrofluidic%22%5BJournal%5D)">Design criteria for developing low-resource magnetic bead assays using surface tension valves.</a> Biomicrofluidic. 7, 014104(2013).</li>
<li>Hishida, M., Tanaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transition+of+the+hydration+state+of+a+surfactant+accompanying+structural+transitions+of+self-assembled+aggregates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physics%3A+Condensed+Matte%22%5BJournal%5D)">Transition of the hydration state of a surfactant accompanying structural transitions of self-assembled aggregates.</a> Journal of Physics: Condensed Matte. 24, 284113(2012).</li>
<li>Strey, R., Schomacker, R., Roux, D., Nallet, F., Olsson, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dilute+lamellar+and+L3+phases+in+the+binary+water-C12E5+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Chemical+Society%2C+Faraday+Transaction%22%5BJournal%5D)">Dilute lamellar and L3 phases in the binary water-C12E5 system.</a> Journal of the Chemical Society, Faraday Transaction. 86, 2253-2261 (1990).</li>
<li>Chen, B. -H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissolution+Rates+of+Pure+Nonionic+Surfactants%5BTitle%5D)+AND+%22Langmui%22%5BJournal%5D)">Dissolution Rates of Pure Nonionic Surfactants.</a> Langmui. 16, 5276-5283 (2000).</li>
<li>Warren, P. B., Buchanan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+surfactant+dissolution%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Colloid%2C+%26+Interface+Scienc%22%5BJournal%5D)">Kinetics of surfactant dissolution.</a> Current Opinion in Colloid, & Interface Scienc. 6, 287-293 (2001).</li>
<li>Laughlin, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLaughlin%2C+R+%22The+Aqueous+Phase+Behavior+of+Surfactant%22">The Aqueous Phase Behavior of Surfactant</a>. , Academic Press. New York. (1996).</li>
<li>Laughlin, R. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+Studies+by+Diffusive+Interfacial+Transport+Using+Near-Infrared+Analysis+for+Water+%28DIT-NIR%29%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Phase Studies by Diffusive Interfacial Transport Using Near-Infrared Analysis for Water (DIT-NIR).</a> The Journal of Physical Chemistry. 104, 7354-7362 (2000).</li>
<li>Lynch, M. L., Kochvar, K. A., Burns, J. L., Laughlin, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aqueous-Phase+Behavior+and+Cubic+Phase-Containing+Emulsions+in+the+C12E2%E2%88%92Water+System%5BTitle%5D)+AND+%22Langmui%22%5BJournal%5D)">Aqueous-Phase Behavior and Cubic Phase-Containing Emulsions in the C12E2−Water System.</a> Langmui. 16, 3537-3542 (2000).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen concurrerende financiële belangen.

In de meest gebruikelijke technieken voor het fasediagram onderzoek meerdere monsters met verschillende samenstellingen en verhoudingen moeten worden bereid en moeten thermodynamisch evenwicht waarbij een langdurig proces en een aanzienlijke hoeveelheid materiaal veroorzaakt bereiken. Een aantal uitdagingen kunnen worden opgelost door DIT methode (diffusie grensvlak transport) met behulp van platte capillair en de infrarood-analyse methode, maar geen van hen kan alle uitdagingen met lage kosten investering op te lossen....

Magnetische korrels (MB) in de orde van 1 micrometer in diameter zijn gebruikt 1,2- vaak in microfluïdische toepassingen, met name voor biomedische apparaten. Bij deze inrichtingen hebben MBs geboden mogelijkheden zoals cel en nucleïnezuur scheiding contrastmiddelen en geneesmiddelafgifte, een paar te noemen. De combinatie van externe (magnetisch veld) controle en-druppel op basis van microfluidics heeft 3 controle van immunoassays met behulp van kleine hoeveelheden (&lt;100 nl) ingeschakeld. MB&#39;s hebben ook aangetoond belofte wanneer gebruikt voor vloeibare hanteren 4. Deze benadering maakt gebruik van de MB aan biomoleculen tussen vloeibare segmenten vervoer binnen een buis van elkaar gescheiden door een luchtklep. Deze methode is niet zo krachtig als andere complexere lab-on-chip apparaten in het verleden, maar het is veel eenvoudiger en biedt wel de mogelijkheid hanteren microliter grotere hoeveelheden vloeistof. Een soortgelijke benadering is recentelijk gerapporteerd 5 per groep Haselton en toegepast biomedischassays. Een van de belangrijkste van deze inrichting is het vloeibare segment scheiding die door de oppervlakte-spanning-gestuurde luchtklep. Microliter hoeveelheden vloeistof verbonden MB worden getransporteerd door deze luchtspleet tussen vloeibare segmenten met behulp van een extern aangelegd magnetisch veld. Microdeeltjes MB&#39;s (van ~ 0,4-7 micrometer in diameter met een gemiddelde van 1,9 urn) onder invloed van het externe magnetisch veld een microporeuze cluster binnen vloeistofvangers. De kracht van deze vloeistof entrapment voldoende is om de krachten van de oppervlaktespanning weerstaan ​​bij het transporteren van de MB&#39;s van het ene reservoir naar de volgende. Meestal is dit effect ongewenst is, omdat de meeste benaderingen willen alleen transport van specifieke moleculen (bijvoorbeeld biomarkers) vervat in de vloeistof 6. Zoals te zien is in ons werk, dit effect kan worden gebruikt om een ​​positief aspect van de inrichting te worden. We hebben deze &#39;lab-in-buis gebruiktAanpak, schematisch weergegeven in figuur 1, voor het analyseren van fasediagrammen in binaire materiaalsystemen. De oppervlakteactieve C12E5 is gekozen als de belangrijkste focus van de karakterisering, omdat het op grote schaal wordt gebruikt in industriële toepassingen, zoals farmaceutische producten, levensmiddelen, cosmetica, enz. In het bijzonder werd de H 2 O / C12E5 binair systeem onderzocht, omdat het een rijke set van fasen om te verkennen. We hebben gericht op een specifiek aspect van deze stof mengsel, namelijk de overgangen naar vloeibaar kristallijne fasen onder bepaalde concentraties 7-9. Deze overgang wordt gemakkelijk in onze apparaat waargenomen door het opnemen van polarisatoren in de optische microscopie studies om fasegrenzen markeren. In staat zijn om fasediagrammen kaart is een zeer belangrijk gebied van onderzoek met het oog op de betrokken met faseovergang 10 kinetiek begrijpen. Het vermogen om de interactie van oppervlakteactieve stoffen met oplosmiddelen een nauwkeurig bepalennd overige componenten cruciaal gezien de complexiteit en vele fasen 11. Vele andere technieken zijn eerder gebruikt om faseverandering karakteriseren. De conventionele benadering behelst het maken van vele monsters, elk bestaande uit verschillende concentraties en hen in evenwicht, waarbij lange verwerkingstijden en hoge hoeveelheid monstervolumes vereist. Vervolgens worden de monsters gewoonlijk geanalyseerd door optische methoden zoals diffuse grensvlak transport (DIT), die een hoge-resolutie van dergelijke oppervlakteactieve preparaten 12,13 biedt. Vergelijkbaar met de methode die we hebben gebruikt, maakt gebruik van de DIT methode gepolariseerd licht aan het duidelijke fasegrenzen.

<table><tbody><tr><td>AccuBead</td><td>Bioneer Inc.</td><td>TS-1010-1</td><td>Magnetische kralen</td></tr><tr><td>C12E5 Surfactant</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>76437</td><td></td></tr><tr><td>Thermo Scientific Nalgene 890</td><td>Fisher Scientific</td><td>14176178</td><td></td></tr><tr><td>Cube Magnet</td><td>Apex Magnets</td><td>M1CU</td><td></td></tr><tr><td>Polarizer Film</td><td>Edmund Optics</td><td>38-493</td><td></td></tr><tr><td>Teflon AF</td><td>Dupont</td><td>400s1-100-1</td><td>Fluoropolymeeroplossing</td></tr><tr><td>Keyacid Red Dye</td><td>Keystone</td><td>601-001-49</td><td>Fluorescente kleurstof</td></tr><tr><td>Luer-Lock</td><td>Cole-Parmer</td><td>T-45502-12</td><td>Vrouwelijk</td></tr><tr><td>Luer-Lock</td><td>Cole-Parmer</td><td>T-45502-56</td><td>Mannelijk</td></tr><tr><td>Spuit</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-823-435</td><td>3 ml</td></tr><tr><td>Spuitpomp</td><td>Stoelting</td><td>53130</td><td></td></tr><tr><td>Stereomicroscoop</td><td>Nikon</td><td>SMZ-2T</td><td></td></tr><tr><td>Inverteerbare microscoop</td><td>Nikon</td><td>Eclipse Ti-U</td><td>De gebruikte filtercube had een excitatiegolflengtebereik van 540-580 nm en een dichroïsche spiegel bij 585 nm, waardoor fotoemissie mogelijk was van 593-668 nm.</td></tr><tr><td>Weegschaal</td><td>Denver Instruments</td><td>PI-225D</td><td></td></tr><tr><td>Microscoopcamera</td><td>Motic</td><td>5000</td><td></td></tr></tbody></table>

fase diagram analyse met behulp van magnetic beads als vloeibare dragers

Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

Magnetische kralen met ~ 1,9 micrometer gemiddelde diameter werden gebruikt microliter hoeveelheden vloeistoffen tussen aangrenzende segmenten transporteren vloeistof met een slang ten behoeve van onderzoek faseverandering van de vloeistof segmenten. De magnetische bolletjes werden extern gecontroleerd met behulp van een magneet, waardoor de korrels aan de luchtklep tussen de aangrenzende segmenten vloeibare overbruggen. Een hydrofobe bekleding werd aangebracht op het binnenoppervlak van de buis om de scheiding tussen de twee vloeibare segmenten verbeteren. Het aangelegde magnetische veld vormde een aggregaat cluster van magnetische korrels, het vastleggen van een bepaalde vloeistofhoeveelheid binnen de cluster die wordt aangeduid als overdracht volume. Een fluorescerende kleurstof werd toegevoegd aan een vloeibaar segment, gevolgd door een reeks van overdrachten vloeistof, die vervolgens veranderde de fluorescentie-intensiteit in de omringende vloeistof segment. Op basis van de numerieke analyse van de gemeten fluorescentie-intensiteit verandering, heeft de carry-over volume per massa van magnetische bolletjes gevondennaar ~ 2 tot 3 ul / mg. Deze kleine hoeveelheid vloeistof termijn voor het gebruik van relatief kleine vloeibare segmenten van een paar honderd microliter, verbeteren van de uitvoerbaarheid van de inrichting voor een lab-in-buis benadering. Deze techniek van het aanbrengen van kleine compositionele variatie in een vloeistofvolume werd op de analyse van de binaire fasediagram tussen water en oppervlakte-C12E5 (pentaethylene monododecyl glycol ether), wat leidt tot snellere analyse met kleinere monstervolumes dan conventionele werkwijzen.

De Lab-in-buis benadering voor het transporteren ul-volume hoeveelheden vloeistof met magnetische korrels met MATLAB voor numerieke analyse, gemiddelde vloeibare versleping volumes, als functie van magnetisch bolletje massa gevonden (figuur 2). Hogere massa van magnetische bolletjes biedt hogere volume carry-over in de snelheid van 2-3 pl / mg. De experimentele opstelling (figuur 1) werd gebruikt om faseverandering in de H 2 O / C12E5 binair systeem waarnemen. Aangezien de H ...

Hier presenteren we een protocol om multi-component fasediagrammen te onderzoeken met behulp van extern bestuurde magnetische kralen als vloeistofdragers in een lab-in-buis aanpak. Deze aanpak kan helpen bij toepassingen die meer informatie willen verzamelen over faseovergangen in complexe vloeistofsystemen.

Fase Diagram Analyse Met behulp van Magnetic Beads als vloeibare dragers

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for ...

Het algemene doel van het volgende experiment is het analyseren van het overdrachtsvolume tussen aangrenzende vloeistofsegmenten binnen een lab-on-a-chip-apparaat met behulp van magnetische kralen. Dit wordt bereikt door het apparaat te vervaardigen met hydrofobe slang, gevuld met een spuitenpomp om meerdere vloeistofsegmenten te creëren die gescheiden zijn door een luchtklep, waarbij zowel magnetische kralen als een fluorescerende kleurstof in een van de vloeistoffen zijn opgenomen. Als tweede stap wordt de fluorescentie-intensiteit van de aangrenzende vloeistofsegmenten gemeten met een microscoop nadat elke overdracht van de magnetische kralen is uitgevoerd met een externe magneet.Vervolgens wordt een numerieke analyse uitgevoerd op deze fluorescentie-intensiteitsmetingen om het overdrachtsvolume van de magnetische beads te berekenen. De resultaten laten zien dat de analyse van de faseovergang in een multi-component systeem bestaande uit twee vloeistoffen haalbaar is, dankzij de mogelijkheid om magnetische beads te gebruiken als methode voor het overbrengen van vloeistofvolumes in microliter-grootte tussen aangrenzende reservoirs. Zoals ik hoop dat u vandaag zult zien, werken we met deze zeer boeiende en eenvoudige techniek waarbij magnetische beads worden gebruikt voor het overbrengen van vloeistoffen binnen een eenvoudige buis, in plaats van complexere conventionele microfluïdische circuits.We hebben deze techniek aanvankelijk toegepast voor het onderzoek naar interface-effecten tussen toegelaten vloeistoffen, en we breiden dit nu uit naar andere toepassingen, waaronder diagnostische analyse van volbloed, het scheiden van eiwitten van rode bloedcellen, urineanalyse, immunoassays en dergelijke. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van andere bestaande methoden, zoals het gebruik van microfluïdische kanalen, is dat deze eenvoudig is en een kosteneffectieve fabricage kent. Het biedt een hoge gebruikersvariabiliteit tussen verschillende soorten experimenten en levert consistente resultaten op.Hoewel deze methode inzicht kan geven in toepassingen die de verplaatsing van minimale, piekvolumes vereisen, kan ze ook worden toegepast op andere systemen zoals bloedscheiding, drugtargeting en contrastmiddelen. Om de buis voor te bereiden, snijd eerst de slang in segmenten van 15 centimeter, hang de buissegmenten verticaal op met tape en plaats een papieren handdoek onder de buizen om de overtollige fluorpolymeeroplossing op te vangen. Injecteer 100 µL van de fluorpolymeeroplossing met een pipet in de bovenste opening van elk buissegment, zodanig dat de oplossing in contact komt met de gehele omtrek van de binnenwand.Laat de buissegmenten één uur hangen om eventuele overtollige hoeveelheden fluorpolymeeroplossing te verwijderen. Plaats de buissegmenten vervolgens gedurende één uur in een oven op 100 graden Celsius om de fluorpolymeercoatingslaag te harden. Bereid daarna de verdunde magnetische bolletjesoplossing voor door een monsterbuisje van 20 milliliter op een microbalans te plaatsen en de balans nul te stellen.Schud de container met de magnetische bolletjesoplossing en neem vervolgens 0,6 milliliters op met een micropipet. Breng de opgezogen oplossing over in het monsterbuisje op de balans en voeg 0,4 milliliters gedestilleerd water toe aan het monsterbuisje. Bereid daarnaast de fluorescente kleurstof voor door 0,02 gewichtsprocent kleurstof op te lossen in gedeïoniseerd water en de oplossing gedurende één minuut te vortexen.Om het slangmechanisme voor te bereiden, plaatst u een female lure lock-connector op één uiteinde van de slang. Plaats de slang in een lure lock-spuit met een volume van 3 ml en een schaalverdeling van 0,1 ml. Plaats de spuit in de spuitpomp en stel de toevoersnelheid in op 2 ml per uur.Vortex de container met de magnetische kraal-oplossing voordat er 20 µL in de buis wordt aangebracht met een spuitpompsysteem. Nadat de vloeistofinjectie in de testkamer is voltooid, wordt er 6 µL lucht uit de buis teruggetrokken. Dit luchtvolume zal later een klep vormen tussen de twee vloeistofsegmenten.Zodra de invoeging van de luchtspleet is voltooid, begin met het opzuigen van 180 µL vloeistof met fluorescerende kleurstof. Plaats een tweede vrouwelijke Luer-lock-connector op het andere uiteinde van de buis en verwijder het buisapparaat uit de spuit. Plaats vervolgens Luer-lock-doppen op beide uiteinden van het apparaat.Meet de initiële fluorescentie-intensiteit van de testkamer en het reservoir met behulp van de omgekeerde microscoop. Plaats het apparaat bovenop de kubusmagneet zodanig dat de magnetische kralen zich allemaal verzamelen in één gebied in de testkamer. Verplaats de kralen naar het reservoir door het apparaat over de magneet heen te bewegen.Zodra de cluster magnetische kraaltjes door de luchtspleet naar het reservoir is overgebracht, worden de magnetische kraaltjes bewogen door het apparaat bovenop de magneet te plaatsen en te draaien om de vloeistof die in de cluster gevangen zit vrij te maken, totdat de homogenisatie van het reservoir is voltooid. Plaats het apparaat vervolgens bovenop de magneet zodanig dat alle magnetische kraaltjes in het reservoir zich in één gebied concentreren. Breng de cluster magnetische kraaltjes terug naar de testkamer.Zodra de cluster de testkamer bereikt, worden de magnetische kralen geagiteerd door het apparaat bovenop de magneet te plaatsen en te draaien. Laat de vastgehouden fluorescerende vloeistof vrij totdat de homogenisatie van de testkamer is voltooid. Meet de fluorescentie-intensiteit van zowel de testkamer als het reservoir met behulp van de omgekeerde microscoop.Herhaal deze stappen totdat beide vloeistofsegmenten convergeren naar vergelijkbare fluorescentie-intensiteiten. Om het buisjesapparaat voor te bereiden, plaatst u een female lure lock op één uiteinde van de buis en plaatst u de buis in een lure lock-spuit. Plaats vervolgens de spuit in de spuitpomp en stel de toevoersnelheid in op 2 mL per uur.Voeg 20 µL van een één-op-één mengsel van magnetische beads in water met C 12 E 5 toe aan de buis met behulp van een spuitpompaanzuiging. Nadat de vloeistofinjectie in de testkamer is voltooid, worden er 6 µL lucht in de buis aangezogen voor de invoering van een luchtspleet. Begin met het aanzuigen van 180 µL pure C 12 E 5 surfactant om de optiek in te stellen.Verplaats eerst de spuitpomp met het slangmechanisme zodanig dat de testkamer met magnetische kralen in focus is met de stereomicroscoop, waarbij kruispolarisatoren worden gebruikt. Plaats ter verbetering van het contrast tussen de neergeslagen vaste fase en de vloeibare fase een vel polarisatiefolie bovenop een LED-lichtbron. Schuif de LED-lichtbron onder de aan de spuitpomp bevestigde buis.Bevestig een tweede polarisatiefilm met tape aan de lens van de stereomicroscoop en zorg ervoor dat de twee polarisatiefilms een hoek van 90 graden ten opzichte van elkaar hebben. Plaats de kubusmagneet naast de testkamer terwijl de magneet op een standaard is gemonteerd. Zodra de magnetische kralen een cluster vormen, begin dan met het pompen van vloeistoffen in de buis met een stroomsnelheid van twee milliliters per uur, zodat het cluster magnetische kralen vanuit de testkamer over de luchtspleet naar de reservoirkamer voor surfactanten wordt verplaatst.Wanneer de cluster van magnetische kralen het midden van de reservoirkamer bereikt, wordt het pompen met de spuitenpomp gestopt. Verplaats de kubusmagneet weg van de buis, zodat de magnetische kralen scheiden en de diffusietijd van de vloeistof die in de cluster van magnetische kralen gevangen zit, wordt verminderd. Zodra de diffusie en faseovergang van de vloeistof voltooid zijn, wordt de magneet teruggeplaatst op de oorspronkelijke positie bij het reservoir, zodat de magnetische kralen weer een cluster vormen.Trek met de spuitenpomp de vloeistoffen zodanig op dat de cluster van magnetische kraaltjes vanuit het surfactantreservoir over de luchtspleet wordt verplaatst en terugkeert in de testkamer. Zodra de cluster magnetische kraaltjes het middenpunt van de testkamer heeft bereikt, wordt de spuitenpomp gestopt en de kubusmagneet van de buis weg bewogen. Wanneer de diffusie en faseovergang van de vloeistof voltooid zijn, wordt de magneet teruggeplaatst op de oorspronkelijke positie bij het reservoir, zodat de magnetische kraaltjes zich weer tot een cluster vormen.Herhaal deze stappen totdat de testkamer een faseovergang vertoont. Hier is een afbeelding te zien van de magnetische korrels in water en het niet-ionische surfactant C 12 E five binnenin de hydrofobe buis. Tijdens het initiële overdrachtsproces van de magnetische korrels worden de korrels op hun plaats gehouden met behulp van een externe kubusmagneet.Terwijl de vloeistoffen hier naar links worden gepompt, verlaten de beads de testkamer en treden ze het C 12 E 5 binnen. Zodra de magnetische beads binnenkomen, begint het surfactantwater weg te diffunderen van de structuur van de magnetische beads. Nadat de magnetische beads vijf seconden in de surfactantkamer zijn geweest, is er bij het tien-secondenmerk slechts een kleine hoeveelheid faseovergang zichtbaar.De magnetische kralen zijn volledig omgeven door het surfactant. De faseovergang gaat door tot het 92ste markeerpunt bij vier minuten. De faseovergang neemt toe bij negen minuten.De horizontale faseovergang begint af te nemen terwijl de structuur verticaal groeit. Waar de faseovergang na 17 minuten drastisch in omvang is gekrompen, is na 25 minuten nog slechts een kleine hoeveelheid van de faseovergang zichtbaar. Hier is de beginconditie van een water C 12 V vijf testkamer met magnetische kralen in het apparaat voordat de surfactant werd overgebracht.Na zes roundtrip-transfers trad er een faseovergang op. Omgekeerd werd er geen faseovergang waargenomen wanneer er geen magnetische beads in het apparaat zaten, wat bewijst dat de geobserveerde resultaten het gevolg waren van carry-over van magnetische beads en niet van de vloeistof. Het vastplakken aan de binnenwanden van de buis tijdens het uitvoeren van deze procedure.Het is belangrijk om voldoende tijd in te ruangen voor het diffusieproces wanneer vloeistoffen tussen aangrenzende reservoirs worden overgebracht volgens deze procedure. Andere opties, zoals het gebruik van een elektromagnetische agitatie, kunnen in ons systeem worden geïntegreerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals hoe het diffusieproces kan worden versneld en hoe de handmatige manipulatie kan worden geminimaliseerd. Om dit in context te plaatsen: deze zeer eenvoudige techniek, die in essentie bestaat uit een plastic buis, magnetische kralen en een externe magneet, is toegepast op de scheiding van verschillende vloeistoffen en het verkennen van hun fasediagramruimte.De veelzijdigheid en eenvoud van de techniek zullen echter van pas komen bij veel andere toepassingen, voornamelijk op het gebied van diagnostische analyse van verschillende vloeistoffen. Door magnetische kralen te gebruiken om kleine volumes te transporteren, hetzij direct of via functionalisering van de magnetische kralen, kunnen we de componenten van de vloeistofmonsters analyseren. En dit is toepasbaar in uiteenlopende gebieden.Bijvoorbeeld de scheiding en analyse van eiwitten uit rode bloedcellen in volbloed, op dezelfde wijze in urine en vele andere vloeistoffen die op deze manier geanalyseerd kunnen worden met een eenvoudige techniek, zonder de complexiteit en kosten die verbonden zijn aan de conventionele fabricage van microfluïdische apparaten.

phase-diagram-characterization-using-magnetic-beads-as-liquid-carriers

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

In dit artikel wordt een eenvoudige, kwantitatieve, vloeibare fase affiniteit capture assay gepresenteerd. Het is een betrouwbare techniek op de interactie tussen het magnetische kralen en gemerkte eiwitten (bijv. nanobodies) enerzijds en de affiniteit tussen het gemerkte eiwit en een tweede, gemerkt eiwit (bijv. poliovirus) anderzijds.

Een vloeibare fase Affiniteit Capture test met behulp van magnetische korrels aan eiwit-eiwit interactie te bestuderen: het poliovirus-Nanobody Voorbeeld

Een scanner voor beeldvorming magnetische deeltjes in vlakke monsters werd ontwikkeld met vlakke frequentie mengen magnetische detectietechniek. De magnetische intermodulatieproduct reactie van de lineaire nonhysteretic magnetisatie van de deeltjes wordt opgenomen op een twee-frequentie excitatie. Het kan worden gebruikt om 2D beelden dunne biologische monsters.

Frequentie mengen Magnetic Detection Scanner voor de beeldvorming van magnetische deeltjes in Planar Samples

Fabricage procedures voor zeer magnetisch responsieve lanthanide ion chelaat polymolecular assembly's worden gepresenteerd. De magnetische reactie wordt bepaald door de grootte van de vergadering, die is afgestemd door extrusie via nanopore membranen. De assemblages magnetische alignability en temperatuur-geïnduceerde structurele veranderingen worden gecontroleerd door de dubbele breking metingen, een gratis techniek om nucleaire magnetische resonantie en kleine hoek neutronen verstrooiing.

Fabricage Procedures en dubbele breking metingen voor het ontwerpen van magnetisch responsieve Lanthanide Ion chelaat fosfolipide Assemblies

Dit protocol beschrijft de synthese van magnetische deeltjes en evaluatie van hun DNA-bindende eigenschappen via dynamische en elektroforetische lichtverstrooiing. Deze methode richt zich op het volgen van veranderingen in de grootte van de deeltjes, hun polydispersiteit en zeta potentieel van deeltje oppervlak die spelen belangrijke rol bij het binden van materialen zoals DNA.

DNA-magnetische deeltjes analyse door dynamische en elektroforetische lichtverstrooiing bindend

Hier presenteren we een protocol om te beschrijven van ex situ en in situ onderzoeken van structurele transformaties in metalen bril. Wij dienst nucleaire gebaseerde analysemethoden die hyperfine interacties keuren. We tonen de toepasselijkheid van Mössbauer spectrometrie en nucleaire voorwaartse verstrooiing van synchrotronstraling tijdens temperatuur gestuurde experimenten.

Methoden van Ex Situ en In Situ onderzoeken van structurele transformaties: het geval van kristallisatie van metalen bril

In dit verslag stellen we een protocol te onderzoeken van de directe magnetoelectric effecten, dat wil zeggen, inductie van ferroelektrische polarisatie door magnetische velden, in vloeibare kristallen toe te passen. Dit protocol biedt een unieke aanpak, ondersteund door de zachtheid van vloeibare kristallen, tot kamertemperatuur magnetoelectrics.

Meten van magnetisch-Tuned ferroelektrische polarisatie in vloeibare kristallen

We rapporteren een eenpotige hydrothermale synthese van mangaan ferrietclusters (MFC's) die onafhankelijke controle biedt over de materiaaldimensie en -samenstelling. Magnetische scheiding maakt een snelle zuivering mogelijk, terwijl oppervlaktefunctionalisatie met behulp van gesulfoneerde polymeren ervoor zorgt dat de materialen niet-aggregerend zijn in biologisch relevant medium. De resulterende producten zijn goed gepositioneerd voor biomedische toepassingen.

Stabiele waterige suspensies van mangaan ferrietclusters met instelbare nanoschaaldimensie en -samenstelling

Ex situ magnetische onderzoeken kunnen direct bulk- en lokale informatie over een magnetische elektrode leveren om het ladingsopslagmechanisme stap voor stap te onthullen. Hierin worden elektronenspinresonantie (ESR) en magnetische gevoeligheid aangetoond om de evaluatie van paramagnetische soorten en hun concentratie in een redox-actief metaal-organisch raamwerk (MOF) te volgen.

Magnetometrische karakterisering van tussenproducten in de solid-state elektrochemie van redox-actieve metaal-organische raamwerken

We rapporteren een hybride ensemble- en single-molecule-assay om de beweging van fluorescerend gelabelde, volledig gereconstitueerde Cdc45/Mcm2-7/GINS (CMG) helicase op lineaire DNA-moleculen die op hun plaats worden gehouden in een optische val, direct in beeld te brengen en te kwantificeren.

Hybride ensemble en single-molecule assay om de beweging van volledig gereconstitueerde CMG in beeld te brengen

Hier presenteren we protocollen voor NMR-methodologieën, REstricted DIFfusion of INvisible speciEs (REDIFINE) en CONdensate DEtectioN door SEmi-solid Magnetization Transfer (CONDENSE-MT), die labelvrije, kwantitatieve karakterisering van biomoleculaire condensaten onder biphasische omstandigheden mogelijk maken, waarmee moleculaire verdeling, uitwisselingsdynamiek, condensaathydratatie en druppelstructuur zonder sedimentatie of labeling aan het licht komen.

Gebruik van oplossings-NMR om biomoleculaire condensaten onder bifasische omstandigheden te karakteriseren

Leer fasediagramanalyse met magnetische kralen als vloeibare dragers in microfluidische systemen. Deze methode onderzoekt faseovergangen in complexe vloeistoffen met fluorescentiemetingen.

Fase Diagram Analyse Met behulp van Magnetic Beads als vloeibare dragers

Meer video's verkennen