Name: Het samenvoegen van Ion Concentratie polarisatie tussen Naast elkaar Ion Exchange membranen aan de voortplanting van de Polarisatie Zone blokkeren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-23T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 6 s
Description: Leer bioagenten preconcentreren door ionconcentratiepolarisatiezones te confineren tussen identieke ionenwisselmembranen. Deze methode verbetert de detectie van laag voorkomende biomoleculen onder verschillende omstandigheden.

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

playerTrialDesktop

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).

1. Fabricage van kationuitwisselingsmembraan geïntegreerde microfluïdische chips <ol><li> Bereiding van silicium masters <ol><li> 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. </li><li> Fabriceren het silicium masters met behulp van conventionele fotolithografie of diepe reactief ion etsen 27. </li><li> Silaniseren de micropatterned silicium meesters met trichloorsilaan (~ 30 pi) in een vacuüm pot voor 30 min. LET OP: Trichloorsilaan is een pyrofore vloeistof die is brandbaar en heeft een acute toxiciteit (inhalatie, orale inname). </li></ol></li><li> Bereiding van PDMS mallen <ol><li> Meng een siliconenelastomeer basis met een verharder in een 10: 1 verhouding en het kopje met deze uitgeharde PDMS(30-40 ml voor het repliceren van microstructuren op een 4-in silicium wafer) in een vacuüm pot voor 30 minuten om de luchtbellen te verwijderen. NB: De siliconen basis bevat siloxaan oligomeren eindigt met vinyl groepen en een platina gebaseerde katalysator. De verharder bevat crosslinking oligomeren die drie silicium hydride bindingen 28 hebben. </li><li> Giet de uitgeharde PDMS op silicium meesters, de bellen met een ventilator en genezen van de PDMS bij 80 ° C gedurende 2 uur in een convectieoven. </li><li> Maak de uitgeharde PDMS van silicium meesters en juiste vorm van de PDMS met een mes (vierkante vormen, zoals getoond in figuur 2a-b, iv). </li></ol></li><li> Patroonvorming van de kationenuitwisselmembranen <ol><li> Snijd de helft van de PDMS mal loodrecht op de twee parallelle microkanalen en perforeren aan de uiteinden van de PDMS kanalen met een 2,0-mm biopsie punch. LET OP: De PDMS mal voor de patroonvorming van het kation selectieve membraan heeft twee parallel microkanalen (width: 100 pm; height: 50 micrometer; interchannel afstand: 100 pm; figuur 1a). De oorspronkelijke vorm van de mal kan worden voorgesteld door het te spiegelen de gesneden mal langs de snijlijn. L-vormige microkanalen worden aanbevolen voor ponsen de twee gaten niet overlappen. </li><li> Reinig een glasplaatje en de PDMS mal met tape en een blower en zet de mal op het glaasje te omkeerbare bevestiging tussen hen te creëren. </li><li> Volgens de microflow patroonvormende techniek 29, vrijgave ~ 10 pi van een kationuitwisselingshars bij het open einde van het kanaal dat is gesneden in stap 1.3.1 (Figuur 1b). Plaats de spuit hoofd op de geponste gaten en trek de zuiger (zwarte pijlen in figuur 1b); een lichte negatieve druk zal trekken de kationenwisselaarhars, en de hars zullen de twee kanalen te vullen. LET OP: Het wordt aanbevolen dat de hoogte van het microkanaal is groter dan 1581, m, vanwege de hoge viscositeit van de hars vereist hoge druk om de kanalen te vullen. Aan de andere kant is het beter dat niet hoger is dan 100 pm, omdat de gevormde ionen selectief membraan dikker dan 1 urn wordt; dergelijke dikke membraan kan een spleet tussen het membraan en de PDMS kanaal 13 te creëren. </li><li> Maak de PDMS mal zonder het gevormde hars en plaats het glaasje de verwarming bij 95 ° C gedurende 5 minuten om het oplosmiddel in de hars verdampt. OPMERKING: De dikte van het gevormde membraan gewoonlijk minder dan &lt;1 urn. De mal wordt voorzichtig losgemaakt door scharnierend de vorm om de open-ended zijde (stippellijn en pijl in figuur 1b). Het beste is om de mal los minder dan 1 minuut na het vullen van de hars. Als de mal een paar minuten later wordt losgemaakt, kunnen dikkere membranen worden verkregen, maar ze een concave vorm hebben als gevolg van de capillaire werking. </li><li> Verwijder de onnodigedeel van het gevormde membraan met een scheermesje, waardoor twee afzonderlijke lijn-patroon (figuur 1c). Opmerking: Het kationuitwisselmateriaal hier gebruikt heeft geperfluoreerde groepen, wat betekent dat de patroon niet sterk gebonden aan het glas. Daarom kan de eenvoudige werkwijze lamellen eenvoudig verwijderen van de onnodige deel van het membraan. </li></ol></li><li> Integratie van het microkanaal en de membraan-patroon substraat <ol><li> Punch twee gaten aan de uiteinden van microkanalen en nog twee gaten waar het membraan patronen zich na hechten van de PDMS kanaal naar de membraan gevormde substraat vervaardigd in stap 1,3. Opmerking: De PDMS microkanaal één kanaal (breedte: 50-100 urn; hoogte: 10 um), maar het is gebonden aan de uiteinden van de naburige kanalen (figuur 1d). </li><li> Binden de PDMS microkanaal naar het membraan-patroon substraat onmiddellijk na zuurstof plasmabehandeling gedurende 40 s bij 100 W en 50 mTorr. LET OP: Plaats de patroon membraan loodrecht op het midden van het microkanaal. </li></ol></li></ol> 2. ICP voorconcentrering <ol><li> Voorbereiding voor het experiment <ol><li> Bereid verschillende testoplossingen, zoals 1-100 mM KCl, 1 mM NaCl (pH ~ 7), het mengsel van 1 mM NaCl en 0,2 mM HCl (pH ~ 3,7), het mengsel van 1 mM NaCl en 0,2 mM NaOH (pH ~ 10,3), en 1 x met fosfaat gebufferde zoutoplossing. </li><li> Voeg een negatief geladen fluorescente kleurstof (~ 1,55 uM) aan de testoplossingen. Opmerking: De concentratie van de toegevoegde kleurstof moet veel lager dan die van de zoutionen (&lt;10 uM) zodat de geladen kleurstoffen niet bijdragen aan een elektrische stroom 30, 31. </li><li> Laad de monsteroplossing in een reservoir van het kanaal en toepassen negatieve druk op het andere reservoir om het kanaal te vullen met de oplossing. Sluit de twee reservoirs hydrodynamisch door releasing een grote druppel aan de drukgradiënt langs het kanaal (figuur 2a) te elimineren. </li><li> Vul de twee reservoirs, die zijn verbonden met de kationuitwisseling patronen met bufferoplossingen (1 M KCl of 1 M NaCl) met een injectiespuit of een pipet ter compensatie van de ICP effect in de reservoirs. </li><li> Plaats de draden in de reservoirs, over de twee gevormde membranen (anode links reservoir en kathode rechts) en verbindt ze met een bron meeteenheid (Figuur 2a). </li></ol></li><li> Visualisatie van de ICP fenomeen en ICP voorconcentrering <ol><li> Laad de ICP-apparaat op een omgekeerde epifluorescentiemicroscoop. Toepassen van een spanning (V 0,5100) en meet de stroomresponsie met een bron meeteenheid. </li><li> Leg fluorescerende beelden met een ladingsgekoppelde inrichting camera en analyseren van de fluorescentie-intensiteit met behulp beeldverwerkingssoftware 32. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Probstein, R. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aProbstein%2C+RF+%22Physicochemical+Hydrodynamics%3A+An+Introduction%22">Physicochemical Hydrodynamics: An Introduction</a>. , Wiley-Interscience. New York. (2003).</li>
<li>Strathmann, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aStrathmann%2C+H+%22Ion-Exchange+Membrane+Separation+Processes%22">Ion-Exchange Membrane Separation Processes</a>. , Elsevier. Amsterdam. (2004).</li>
<li>Dydek, E. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Overlimiting+Current+in+a+Microchannel%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Overlimiting Current in a Microchannel.</a> Phys. Rev. Lett. 107 (11), 118301(2011).</li>
<li>Kwak, R., Pham, V. S., Lim, K. M., Han, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear+flow+of+an+electrically+charged+fluid+by+ion+concentration+polarization%3A+scaling+laws+for+electroconvective+vortices%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Shear flow of an electrically charged fluid by ion concentration polarization: scaling laws for electroconvective vortices.</a> Phys. Rev. Lett. 110 (11), 114501(2013).</li>
<li>Rubinstein, I., Zaltzman, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electro-osmotically+induced+convection+at+a+permselective+membrane%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Electro-osmotically induced convection at a permselective membrane.</a> Phys. Rev. E. 62 (2), 2238-2251 (2000).</li>
<li>Kwak, R., Kim, S., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous-flow+biomolecule+and+cell+concentrator+by+ion+concentration+polarization%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Continuous-flow biomolecule and cell concentrator by ion concentration polarization.</a> Anal. Chem. 83 (19), 7348-7355 (2011).</li>
<li>Jeon, H., Lee, H., Kang, K. H., Lim, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ion+concentration+polarization-based+continuous+separation+device+using+electrical+repulsion+in+the+depletion+region%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.Rep%22%5BJournal%5D)">Ion concentration polarization-based continuous separation device using electrical repulsion in the depletion region.</a> Sci.Rep. 3, 3483(2013).</li>
<li>Kim, S. J., Ko, S. H., Kang, K. H., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+seawater+desalination+by+ion+concentration+polarization%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Direct seawater desalination by ion concentration polarization.</a> Nat. Nanotechnol. 5 (4), 297-301 (2010).</li>
<li>MacDonald, B. D., Gong, M. M., Zhang, P., Sinton, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Out-of-plane+ion+concentration+polarizationfor+scalable+water+desalination%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Out-of-plane ion concentration polarizationfor scalable water desalination.</a> Lab Chip. 14 (4), 681-685 (2014).</li>
<li>Schoch, R. B., Han, J. Y., Renaud, P. <a target="_blank" href="https://infoscience.epfl.ch/record/112120/files/Schoch_RMP_2008_review.pdf">Transport phenomena in nanofluidics.</a> Rev.Mod. Phys. 80 (3), 839-883 (2008).</li>
<li>Kim, S. J., Song, Y. A., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanofluidic+concentration+devices+for+biomolecules+utilizing+ion+concentration+polarization%3A+theory%2C+fabrication%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Nanofluidic concentration devices for biomolecules utilizing ion concentration polarization: theory, fabrication, and applications.</a> Chem. Soc. Rev. 39 (3), 912-922 (2010).</li>
<li>Mai, J. Y., Miller, H., Hatch, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporal+mapping+of+concentration+polarization+Induced+pH+changes+at+nanoconstrictions%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporal mapping of concentration polarization Induced pH changes at nanoconstrictions.</a> ACS Nano. 6 (11), 10206-10215 (2012).</li>
<li>Kim, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tunable+ionic+transport+for+a+triangular+nanochannel+in+a+polymeric+nanofludic+system%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Tunable ionic transport for a triangular nanochannel in a polymeric nanofludic system.</a> ACS Nano. 7 (1), 740-747 (2013).</li>
<li>Mangano Syed, A., Mao, L., Han J, P., Song, Y. -A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Creating+sub-50+nm+nanofluidic+junctions+in+a+PDMS+microchip+via+self-assembly+process+of+colloidal+silica+beads+for+electrokinetic+concentration+of+biomolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Creating sub-50 nm nanofluidic junctions in a PDMS microchip via self-assembly process of colloidal silica beads for electrokinetic concentration of biomolecules.</a> Lab Chip. 14, 4455-4460 (2014).</li>
<li>Wang, Y. C., Stevens, A. L., Han, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Million-fold+preconcentration+of+proteins+and+peptides+by+nanofluidic+filter%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Million-fold preconcentration of proteins and peptides by nanofluidic filter.</a> Anal. Chem. 77 (14), 4293-4299 (2005).</li>
<li>Lee, J. H., Cosgrove, B. D., Lauffenburger, D. A., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfludic+concentration-enhanced+cellular+kinase+activity+assay%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Microfludic concentration-enhanced cellular kinase activity assay.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (30), 10340-10341 (2009).</li>
<li>Cheow, L. F., Han, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+signal+enhancement+for+sensitive+aptamer+affinity+probe+electrophoresis+assay+using+electrokinetic+concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Continuous signal enhancement for sensitive aptamer affinity probe electrophoresis assay using electrokinetic concentration.</a> Anal. Chem. 83 (18), 7086-7093 (2011).</li>
<li>Ko, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanofluidic+preconcentration+device+in+a+straight+microchannel+using+ion+concentration+polarization%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Nanofluidic preconcentration device in a straight microchannel using ion concentration polarization.</a> Lab Chip. 12 (21), 4472-4482 (2012).</li>
<li>Gong, M. M., Nosrati, R., Gabriel, M. C. S., Zini, M., Sinton, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+DNA+analysis+with+paper-based+ion+concentration+polarization%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Direct DNA analysis with paper-based ion concentration polarization.</a> J. Am. Chem. Soc. 137 (43), 13913-13919 (2015).</li>
<li>Hong, S., Kwak, R., Kim, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paper-based+flow+fractionation+system+applicable+to+preconcentration+and+field-flow+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Paper-based flow fractionation system applicable to preconcentration and field-flow separation.</a> Anal. Chem. 88 (3), 1682-1687 (2016).</li>
<li>Han, S. I., Hwang, K. S., Kwak, R., Lee, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+paper-based+biomolecule+preconcentrator+based+on+ion+concentration+polarization%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Microfluidic paper-based biomolecule preconcentrator based on ion concentration polarization.</a> Lab Chip. 16, 2219-2227 (2016).</li>
<li>Zangle, T. A., Mani, A., Santiago, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+and+experiments+of+concentration+polarization+and+ion+focusing+at+microchannel+and+nanochannel+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Theory and experiments of concentration polarization and ion focusing at microchannel and nanochannel interfaces.</a> Chem. Soc. Rev. 39 (3), 1014-1035 (2010).</li>
<li>Mani, A., Bazant, M. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deionization+shocks+in+microstructures%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Deionization shocks in microstructures.</a> Phys. Rev. E. 84, 061504(2011).</li>
<li>Slouka, Z., Senapati, S., Chang, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+systems+with+ion-selective+membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Microfluidic systems with ion-selective membranes.</a> Annu. Rev.Anal. Chem. 7, 317-335 (2014).</li>
<li>Kirby, B. J., Hasselbrink, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zeta+potential+of+microfluidic+substrates%3A+1.+Theory%2C+experimental+techniques%2C+and+effects+on+separations%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Zeta potential of microfluidic substrates: 1. Theory, experimental techniques, and effects on separations.</a> Electrophoresis. 25 (2), 187-202 (2004).</li>
<li>Kwak, R., Kang, J. Y., Kim, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatiotemporally+defining+biomolecule+preconcentration+by+merging+ion+concentration+polarization%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Spatiotemporally defining biomolecule preconcentration by merging ion concentration polarization.</a> Anal. Chem. 88 (1), 988-996 (2016).</li>
<li>Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+prototyping+of+microfluidic+systems+in+poly%28dimethylsiloxane%29%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Rapid prototyping of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane).</a> Anal. Chem. 70 (23), 4974-4984 (1998).</li>
<li>Campbell, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed076p537">Replication and compression of surface structures with polydimethylsiloxane elastomer.</a> J. Chem. Educ. 76 (4), 537-541 (1999).</li>
<li>Lee, J. H., Song, Y. A., Han, J. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiplexed+proteomic+sample+preconcentration+device+using+surface-patterned+ion-selective+membrane%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Multiplexed proteomic sample preconcentration device using surface-patterned ion-selective membrane.</a> Lab Chip. 8 (4), 596-601 (2008).</li>
<li>Kwak, R., Guan, G., Peng, W. K., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916412003888">Microscale electrodialysis: concentration profiling and vortex visualization.</a> Desalination. 308, 138-146 (2013).</li>
<li>Chambers, R. D., Santiago, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+and+quantification+of+isotachophoresis+zones+using+nonfocusing+fluorescent+tracers%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Imaging and quantification of isotachophoresis zones using nonfocusing fluorescent tracers.</a> Anal. Chem. 81, 3022-3028 (2009).</li>
<li>Rasband, W. S. ImageJ. U.S. National Institutes of Health. , Bethesda, Maryland, USA. Available from:
 <a target="_blank" href="http://imagej.nih.gov/ij">http://imagej.nih.gov/ij</a> (2016).</li>
<li>Minerick, A. R., Ostafin, A. E., Chang, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrokinetic+transport+of+red+blood+cells+in+microcapillaries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Electrokinetic transport of red blood cells in microcapillaries.</a> Electrophoresis. 23 (14), 2165-2173 (2002).</li>
<li>Phan, D. -T., Shaegh, S. A. M., Yang, C., Nguyen, N. -T. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092540051530304X">Sample concentration in a microfluidic paper-based analytical device using ion concentration polarization.</a> Sens. Actuators B. 222, 735-740 (2016).</li>
<li>Rubinstein, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+observation+of+a+nonequilibrium+electro-osmotic+instability%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Direct observation of a nonequilibrium electro-osmotic instability.</a> Phys. Rev. Lett. 101, 236101(2008).</li>
<li>Ouyang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+platform+for+assessment+of+therapeutic+proteins+using+molecular+charge+modulation+enhanced+electrokinetic+concentration+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Microfluidic platform for assessment of therapeutic proteins using molecular charge modulation enhanced electrokinetic concentration assays.</a> Anal. Chem. 88, 9669-9677 (2016).</li>
<li>Cheow, L. F., Sarkar, A., Kolitz, S., Lauffenburger, D., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+kinase+activities+from+single+cell+lysate+using+concentration-enhanced+mobility+shift+assay%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Detecting kinase activities from single cell lysate using concentration-enhanced mobility shift assay.</a> Anal. Chem. 86, 7455-7462 (2014).</li>
<li>Chen, C. -H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+protease+activity+assay+in+droplet-based+microfluidics+using+a+biomolecule+concentrator%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Enhancing protease activity assay in droplet-based microfluidics using a biomolecule concentrator.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 10368-10371 (2011).</li>
<li>Kwak, R., Pham, V. S., Kim, B., Lan, C., Han, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+salt+removal+by+unipolar+ion+conduction+in+ion+concentration+polarization+desalination%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Enhanced salt removal by unipolar ion conduction in ion concentration polarization desalination.</a> Sci. Rep. 6, 25349(2016).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

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...

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 wordt verhoogd, een overlimiting stroom wordt waargenomen, met een flatscreen uitputting zones en zeer scherpe concentratie gradiënten op de zonegrens 1, 3. De vlakke zone heeft een zeer lage ionenconcentratie, maar oppervlaktegeleidingstype, elektro-osmoti<html> c flow (EOF) en / of elektro-osmotische instabiliteit bevorderen ionflux en induceren een overlimiting huidige 3, 4, 5. Interessant is dat de vlakke uitputtingszone fungeert als elektrostatische barrière, die filtert 6, 7, 8, 9 en / of preconcentraten target 10, 11. Aangezien er een onvoldoende hoeveelheid ionen aan het oppervlak beschuldiging van geladen deeltjes (om te voldoen elektroneutraliteit) scherm, kunnen de deeltjes niet door deze depletiezone en daarom line-up op de grens. Deze lineaire ICP effect is een generiek verschijnsel in verschillende typen membranen 10, 11, 12, 13,&gt; 14 en geometrieën 6, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21; daarom onderzoekers in staat om verschillende soorten filtratie 6, 7, 8 hebben kunnen ontwikkelen, 9 en preconcentratiestap 10, 11 apparaten met behulp van de niet-lineaire ICP. Zelfs bij een zo hoge flexibiliteit en stevigheid, het is nog steeds een praktische uitdaging om de bedrijfsomstandigheden voor de ICP-lineaire inrichtingen verduidelijken. De lineaire regime van de ICP snel verwijdert kationen door een kationenwisselingsmembraan, waarbij de verplaatsing van anionen richting van de anode veroorzaakt. Als eenHierdoor is de flat depletiezone propageert snel, wat doet denken aan shock voortplanting 22. Mani et al. noemde deze dynamische de deïonisatie (of uitputting) schokken 23. Om doelen preconcentraat op een aangewezen taststand, waardoor de uitbreiding van het ion uitputtingszone noodzakelijk, bijvoorbeeld door toepassing of EOF drukgedreven stroom tegen de expansie zone 24. Zangle et al. 22 verduidelijkt de criteria voor ICP propagatie in een eendimensionale model en sterk afhankelijk van elektroforetische mobiliteit 17, 18 ionsterkte, pH 25, enzovoort. Dit geeft aan dat de juiste bedrijfsomstandigheden wordt navenant te worden monstercondities. Hier presenteren wij gedetailleerde ontwerp en experimentele protocollen voor een roman ICP-platform dat de streefcijfers preconcentraten binnen een spatiotemporaal gedefinieerde positie 26. De uitbreiding van de ionen uitputtingszone wordt geblokkeerd door de ion verrijking zone, waardoor een stationaire preconcentratiestap stekker aan een toegewezen positie, ongeacht de bedrijfstijd, aangelegde spanning, ionensterkte en pH. Deze gedetailleerde video protocol is bedoeld voor de eenvoudigste methode om kationenuitwisselingsmembranen integreren in microfluïdische inrichtingen en de voorconcentratie prestaties van de nieuwe ISP platform ten opzichte van de conventionele tonen tonen.

<table><tbody><tr><td>Sylgard 184 Silicone Elastomer kit</td><td>Dow Corning</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Trichlorosilane</td><td>Sigma Aldrich</td><td>175552</td><td>Zeer giftig</td></tr><tr><td>Nafion pergefluoreerde hars, 20 wt%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>527122</td><td></td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>71394</td><td></td></tr><tr><td>Kaliumchloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>60121</td><td></td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 carbonzuur, succinimidyl ester</td><td>Invitrogen</td><td>A20000</td><td></td></tr><tr><td>Isothiocyanaaat-geconjugeerd albumine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>A9771</td><td></td></tr><tr><td>Fosfaatbufferoplossing, 1x</td><td>Wengene</td><td>LB004-02</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Sigma Aldrich</td><td>P1379</td><td></td></tr><tr><td>Epifluorescentiemicroscoop</td><td>Olympus</td><td>IX-71</td><td></td></tr><tr><td>Charge-coupled device camera</td><td>Hamamtsu Co.</td><td>ImageEM X2</td><td></td></tr><tr><td>Bronmeeteenheid</td><td>Keithley Instruments</td><td>2635A</td><td></td></tr><tr><td>Covance-MP</td><td>Femto Science</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

het samenvoegen van ion concentratie polarisatie tussen naast elkaar ion exchange membranen aan de voortplanting van de polarisatie zone blokkeren

Merging Ion Concentration Polarization between Juxtaposed Ion Exchange Membranes to Block the Propagation of the Polarization Zone

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).

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...

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.

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

The ion concentration polarization (ICP) phenomenon is one of the most prevailing methods to preconcentrate low-abundance biological samples. The ICP ...

Het algemene doel van dit experiment is om bio-agentia te preconcentreren door de ionconcentratie-polarisatiezone te beperken tussen twee identieke ionenuitwisselingsmembranen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van cruciale vragen in het vakgebied, zoals de detectie van biomoleculen met een lage abundantie wanneer de concentratie lager is dan de detectielimiet van de sensor. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat we een ICP-zone en gepreconcentreerde bio-agentia kunnen genereren in een zeer specifieke collisie, ongeacht de operationele omstandigheden.Om deze procedure te starten, gebruikt u conventionele fotolithografie of deep reactive ion etching om silicium masters te vervaardigen voor de polydimethylsiloxaan-microkanaal- en kationselectieve membraanmallen. Plaats de silicium masters in een vacuümdesiccator met ongeveer 30 µL trichloorsilaan. Sluit de desiccator en saliniseer de silicium masters gedurende 30 minuten.Meng vervolgens een siliconen elastomerbasis en een uithardingsmiddel in een gewichtsverhouding van 10 op 1 om niet-uitgehard PDMS te verkrijgen. Ontgas het mengsel gedurende 30 minuten onder vacuüm. Giet vervolgens het ontgaste, niet-uitgehar

merging-ion-concentration-polarization-between-juxtaposed-ion

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Planar lipidendubbellagen, ook wel kunstmatige lipidendubbellagen, kunt u om te studeren ionengeleidende kanalen in een goed gedefinieerde omgeving. Hier tonen we de individuele stappen die nodig zijn om de bilaag kamer voor te bereiden, de elektroden en hoe om te testen dat de bilaag is geschikt voor single-channel metingen.

Voorbereiding van de Kunstmatige dubbellagen voor Elektrofysiologie Experimenten

Isotachophoresis (ITP) is een robuuste elektrokinetische scheiding en preconcentratiestap techniek met toepassingen variërend van toxine detectie tot monstervoorbereiding. Wij beoordelen de fysische principes van ITP en de methodologie van het toepassen van deze techniek om twee specifieke voorbeeld toepassingen: scheiding en detectie van kleine moleculen en zuivering van nucleïnezuren uit celkweek lysaat.

On-chip Isotachophoresis voor de scheiding van ionen en zuivering van nucleïnezuren

Dit manuscript beschrijft de toepassingen van proton-Ionselectieve electroden en patch klemmen van methoden voor het meten van de activiteit van proton vervoerssystemen. Deze methoden zijn sommige beperkingen van technieken gebruikt bij het bestuderen van proton vervoersactiviteit, zoals matige gevoeligheid, resolutie van de tijd en onvoldoende intracellulaire milieu controle.

Toepassing van electrofysiologie meting op het bestuderen van de activiteit van Electro-neutrale Transporters

De rectificatie van ion vervoer trajecten is een effectieve methode voor het genereren van een-directioneel ion-gesleept electrohydrodynamic stromen. Door het instellen van een ionenwisseling membraan in een kanaal, een elektrisch gepolariseerde voorwaarde wordt gegenereerd en zorgt ervoor dat een vloeibare stroom worden aangedreven wanneer een elektrisch veld wordt extern toegepast.

Generatie en de controle van de Electrohydrodynamic stroomt in waterig elektrolyt oplossingen

Gepresenteerd is een protocol om een op papier gebaseerd apparaat te fabriceren voor de effectieve verrijking en isolatie van microvesicles en exosomen.

Op papier gebaseerde preconcentratie en isolatie van microvesicles en exosomen

We demonstreren de fabricage van een omgekeerd elektrodialyseapparaat met behulp van een kationenuitwisselingsmembraan (CEM) en anion-uitwisselingsmembraan (AEM) voor energieopwekking.

Ionenuitwisselingsmembranen voor de fabricage van omgekeerde elektrodialyse-apparaten

Er wordt een experimenteel protocol gepresenteerd om gramicidine A-gedoopeerde druppelinterface-dubbellagen samen te stellen, elektrisch te stimuleren en te analyseren. Relaties tussen lipide-eiwitstructuur en -functie worden gekwantificeerd door veranderingen in membraanoppervlakte, ionische flux en enkelkanaalgeleidbaarheid te meten, en deze responsen te relateren aan plasticiteitsachtige veranderingen in ionische geleiding in een membraanmodel geïnspireerd door elektrische synapsen.

Lipid-eiwitmembraan structuur-functie karakterisering met behulp van druppelinterface-dubbellagen

Dit protocol beschrijft een reproduceerbare methodologie voor de fabricage van duurzame metaal-organische raamwerk/polymeer-gemengde matrixmembranen en nauwkeurige meting van hun in-vlak protongeleidbaarheid onder variabele temperatuur en vochtigheid met behulp van elektrochemische impedantiespectroscopie, wat nuttig kan zijn voor protonuitwisselingsmembraanbrandstofcellen (PEMFC's).

Het meten van protongeleidbaarheid in MOF-gebaseerde gemengde matrixmembranen met elektrochemische impedantiespectroscopie

Fluorescerende nanodeeltjes geproduceerd in ons lab wordt gebruikt voor beeldvorming ion concentraties en fluxen ion in biologische systemen zoals cellen tijdens de signalering en interstitiële vloeistof tijdens fysiologische homeostase.

Fluorescerende Nanodeeltjes voor het meten van Ion Concentratie in Biological Systems

Een cyclische druk bioreactor in staat om onderwerpen hartklep tissue om fysiologische en pathologische condities druk is ontworpen. Een LabVIEW programma stelt gebruikers in staat om de controle druk omvang, amplitude en frequentie. Dit apparaat kan gebruikt worden om de Mechanobiologie van hartklep tissue of geïsoleerde cellen te bestuderen.

Ontwerp van een Cyclic Pressure Bioreactor voor de Ex Vivo Studie van Aorta hartkleppen

Leer bioagenten preconcentreren door ionconcentratiepolarisatiezones te confineren tussen identieke ionenwisselmembranen. Deze methode verbetert de detectie van laag voorkomende biomoleculen onder verschillende omstandigheden.

Het samenvoegen van Ion Concentratie polarisatie tussen Naast elkaar Ion Exchange membranen aan de voortplanting van de Polarisatie Zone blokkeren (Video) | JoVE Journal

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

Meer video's verkennen