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

Het algemene doel van dit experiment is om bioagenten te preconcentreren door de ionconcentratiepolarisatiezone te beperken tussen twee identieke ionenuitwisselingsmembranen. Deze methode kan helpen om belangrijke vragen in het veld te beantwoorden, zoals hoe je een biomolecuul met een lage abundantie kunt detecteren wanneer de concentratie lager is dan de detectielimiet van de sensor. Het grote voordeel van deze techniek is dat we een ICP-zone en gepreconcentreerd bioagens kunnen genereren in een zeer specifieke botsing, ongeacht de operationele omstandigheden.

Om deze procedure te starten, gebruik conventionele fotolithografie of diepe reactieve ionenetsing om siliconen masters te fabriceren voor de polydimethylsiloxaan microkanaal en kation-selectieve membraanmalen. Plaats de siliconen masters in een vacuümdroger met ongeveer 30 microliters trichlorosilaan. Sluit de droger en salinariseer de siliconen masters gedurende 30 minuten.

Meng vervolgens een siliconen elastomeerbasis en een uitharder in een gewichtsverhouding van 10 tot 1 om ongehard PDMS te verkrijgen. Laat het mengsel 30 minuten onder vacuüm ontgassen. Giet vervolgens het ontgaste ongeharde PDMS op de siliconen masters.

Verwijder luchtbellen uit het PDMS met een handmatige blazer en laat vervolgens de PDMS mallen gedurende twee uur uitharden bij 80 graden Celsius. Scheid de uitgeharde PDMS componenten van de siliconen masters. Gebruik een mes om elke component in een rechthoek te vormen.

Snijd vervolgens twee lijnen in de kation-selectieve membraanmalen van de rand van de mal naar de geprefabriceerde microkanalen. Gebruik een twee millimeter biopsiepons om een gat te prikken aan het einde van elke L-vormige kanaal. Reinig een glazen plaat in het micromachineoppervlak van de kation-uitwisselingsmembraanmalen met acrylkleefband en een blazer.

Plaats het schone gezicht van de mal op de glazen plaat om de mal omkeerbaar te verzegelen met de plaat. Plaats 10 microliters kation-uitwisselingshars op de glazen plaat in contact met de uiteinden van de L-vormige kanalen. Plaats de punt van een spuit over de microkanaalgaten en trek voorzichtig de zuiger terug om de hars in de kanalen te trekken.

Binnen een minuut na het vullen van de harskanalen, scheidt u voorzichtig de mal zonder de gepatroneerde hars op de plaat aan te raken. Verwarm de plaat gedurende vijf minuten op 95 graden Celsius om het oplosmiddel uit de hars te verdampen. Gebruik een scheermes om onnodige secties van kation-uitwisselingshars van de plaat te verwijderen om L-vormige kation-selectieve membranen te vormen.

Gebruik vervolgens de biopsiepons om een reservoir van 2,0 millimeter aan elk uiteinde van het geprefabriceerde microkanaal in de PDMS-microkanaalcomponent te prikken. Prik vervolgens nog twee gaten in de PDMS die overeenkomen met de uiteinden van de L-vormige membranen. Behandel de PDMS-microkanaalcomponent en het met membranen bewerkte substraat met zuurstofplasma gedurende 40 seconden bij 100 watt en 50 Plaats de behandelde zijde van het substraat op de behandelde zijde van de PDMS-microkanaal om ervoor te zorgen dat de kation-selectieve membranen het microkanaal oversteken en in lijn staan met de gaten in de PDMS.

Oefen zo nodig lichte druk uit om het PDMS-onderdeel aan het substraat te verzegelen om de apparaatmontage te voltooien. Om het experiment te starten, verkrijg verschillende testionische oplossingen met verschillende concentraties en pH's. Bereid een bufferoplossing van één molair kaliumchloride of natriumchloride.

Voeg een kleine hoeveelheid negatief geladen fluorescerende kleurstof toe aan elke testoplossing en zorg ervoor dat de kleurstofconcentratie laag genoeg is zodat de bijdrage ervan aan een elektrische stroomoplossing verwaarloosbaar is. Laad de eerste testoplossing in één reservoir van het microkanaal. Trek de oplossing het microkanaal in door lichte negatieve druk toe te passen op het andere microkanaalreservoir.

Plaats een grote druppel van de testoplossing over beide microkanaalreservoirs om eventuele drukgradienten in het kanaal te elimineren. Vul vervolgens de kation-selectieve membraanreservoirs met de gekozen bufferoplossing om het ICP-effect te compenseren. Laad de ICP-chip op een omgekeerde epifluorescentiemicroscoop uitgerust met een beeldvormingscamera met behulp van een ladingskoppelapparaat.

Verbind een anode met het linker membraanreservoir en een kathode met het rechter membraanreservoir. Verbind de elektroden met een bronmeetapparaat. Gebruik de bronmeetapparaat om een spanning aan het apparaat toe te passen en de stroomrespons te meten.

Verkrijg fluorescerende beelden van de chip tijdens het toepassen van spanning. Analyseer na het experiment de fluorescentie-intensiteit met de juiste beeldvormingssoftware. Met behulp van deze methode werd een microfluïdische preconcentrator gemaakt en werden de stroomspanningstijdresponsen in fluorescentie-intensiteitsprofielen die overeenkomen met verschillende testoplossingen onderzocht.

Net als bij conventionele preconcentrators met één membraan, werden drie verschillende spanningsregimes waargenomen. Tijdens de Ohmse en begrenzende regimes ontwikkelde de lineaire concentratiegradiënt zich aan de kation-selectieve membranen en versmolt na ongeveer een seconde. In tegenstelling tot preconcentrators met één membraan, versmolten de ICP-zones in minder dan een seconde met een depletieshock die waarneembaar is door middel van fluorescentiebeeldvorming in het overbegrenzende regime.

De bijbehorende daling in geleidbaarheid werd weerspiegeld in de stroomtijdrespons. De stroomtijd herstelde vervolgens. Dit werd waargenomen bij verschillende spanningen in het overbegrenzende regime.

Het herstel van de stroom werd toegeschreven aan connectief transport door ICP-zones gecombineerd tussen de kation-selectieve membranen die de preconcentratiepluggen gedurende de spanningstoepassing isoleren. Dit stroomherstel werd niet waargenomen in conventionele ICP-preconcentrators omdat de depletiezone en de preconcentratieplug vrij door het microkanaal propageren. Terwijl verhoogde ionische sterkte, zuurgraad en basiciteit de relatieve intensiteit van preconcentratiepluggen in de ruimtelijk gedefinieerde preconcentrator verminderden, waren de pluggen nog steeds beper