Układ mikroprzepływowy do próbki ICPMS Wprowadzenie

Ogólnym celem tej procedury jest wygenerowanie i ilościowa analiza składu pierwiastkowego mono rozproszonych mikrokropelek zawierających pojedyncze komórki lub roztwory wodne za pomocą I-C-P-M-S. Osiąga się to poprzez najpierw wytworzenie chipa mikroprzepływowego przy użyciu formowania replik za pomocą PDMS. Drugim krokiem jest podłączenie pomp strzykawkowych do chipa mikroprzepływowego.

Pompy będą dostarczać próbkę wodną oraz wysoce lotną i dopuszczalną lub organiczną fazę nośną PFH. Gdy pompa strzykawkowa jest włączona, chip mikroprzepływowy wytwarza mono rozproszone kropelki wodnego roztworu próbki lub zawiesiny komórki przez przepływ, koncentrując się za pomocą PFH i wyrzuca te kropelki z dodatkowym PFH z chipa w postaci strumienia cieczy. Ostatnim krokiem jest włożenie chipa do zespołu transportowego składającego się z grzałki nabojowej, która odparowuje kropelki, oraz membrany de salvator, która usuwa rozpuszczalniki przed jonizacją i wykryciem zawartości kropel przez I-C-P-M-S.

Ostatecznie zarejestrowane sygnały i pomiar kalibracyjny roztworem wzorcowym są wykorzystywane do określenia składu pierwiastkowego roztworu próbki lub komórek w zawiesinie. Głównymi zaletami naszej techniki mikroprzepływowej w porównaniu z istniejącymi metodami są regulowana wielkość kropel, niskie zużycie próbki oraz niskie ryzyko nologingu podczas pracy z zawiesinami komórek lub stężonymi roztworami soli. Co więcej, tani jednorazowy chip mikroprzepływowy pozwala uniknąć czasu czyszczenia i eliminuje zanieczyszczenie krzyżowe.

Procedurę zademonstrują wszyscy vin sc, doktorant z Laboratorium Profesora GTA oraz Pascal Fabrica, doktorant z mojego laboratorium. Aby rozpocząć proces MIKROFABRYKACJI, odmierz 40 gramów PDMS i cztery gramy utwardzacza PDMS w dużym plastikowym naczyniu. Wymieszaj obie części równomiernie szpatułką i umieść naczynie w osuszaczu próżniowym na 20 do 30 minut, aby odgazować wszystkie pęcherzyki z mieszanki.

Podczas odgazowywania. Umieść formę odlewniczą na mikrostrukturalnej płytce krzemowej i użyj struktury prowadzącej wokół projektu, aby zatrzasnąć ją na płaskiej płytce krzemowej. Umieść swobodnie kolejną formę odlewniczą na wierzchu.

Wlej około trzech do czterech gramów mieszaniny Degas PDMS na obie formy odlewnicze. Przenieś obie płytki krzemowe na gorącą płytę. Utwardź PDMS w temperaturze 150 stopni Celsjusza przez sześć minut, a następnie ostudź.

Zestalone struktury PDMS na stole w temperaturze pokojowej za pomocą metalowej szpatułki. Ostrożnie oddziel stałe bloki PDMS od form. Chroń powierzchnie łączące obu bloków przed zanieczyszczeniem cząstkami i odciskami palców.

Nakładając warstwę przezroczystej taśmy klejącej, kawałki PDMS można teraz dotykać i przycinać do odpowiedniego rozmiaru nożyczkami. Po przycięciu usuń taśmę z mikrostrukturalnego bloku PDMS i użyj dziurkacza do biopsji, aby utworzyć mikroprzepływowe porty wlotowe. Na tym kończy się proces produkcji mikrostrukturalnej części urządzenia, która jest teraz gotowa do połączenia i montażu z płaskim odpowiednikiem.

Aby przygotować usługi do łączenia PDMS z PDMS, zacznij od wirowania warstwy utwardzacza PDMS na czystej płytce krzemowej z prędkością 6 000 obr./min przez 30 sekund, gdy utwardzacz jest jeszcze mokry, doprowadź interfejs łączący mikrostrukturalnego bloku PDMS do kontaktu z płytką i delikatnie dociśnij wierzch PDMS, aby utworzyć bezszwowe uszczelnienie bez pęcherzyków. W osobnym kroku usuń taśmę ochronną z płaskiego odpowiednika. Następnie powoli oddziel mikrostrukturalny PDMS od płytki krzemowej.

Ostrożnie wyrównaj dwa elementy PDMS i zetknij się ze sobą dwoma interfejsami łączącymi. Delikatnie ściśnij dwa bloki, aby usunąć wszelkie pęcherzyki międzyfazowe i utwardź zmontowany chip PDMS przez 24 godziny W temperaturze pokojowej za pomocą noża uniwersalnego i urządzenia wyrównującego wykonaj cięcie wzdłuż linii wskaźnika prostopadłej do dyszy wylotowej. Sprawdź wiór pod mikroskopem pod kątem wad przycinania i zanieczyszczenia cząstkami w sąsiedztwie odsłoniętej dyszy wylotowej.

Po ocenie jakości wykonania, wewnętrzne powierzchnie mikrokanału PDMS są gotowe do silosowania. W kapturze chemicznym podłącz jeden koniec butelki wilka do suchego źródła azotu, a drugi koniec butelki podłącz do wlotów chipa PDMS. Używając wielu probówek podłączonych do centralnego kolektora, należy odpipetować 50 mikrolitrów seliny do butelki wilka i zamknąć górną pokrywę.

Włącz strumień nośnika azotu i przepłucz mikrokanaliki solą fizjologiczną zawierającą parę przez 20 minut z natężeniem przepływu około jednego mililitra na sekundę. Na koniec odłącz rurki wlotowe od butelki wilka. Powlekane chipy PDMS są gotowe do eksperymentów spektrometrii mas do pomiarów spektrometrii mas pojedynczej komórki.

Najpierw rozcieńczyć próbkę wejściową odpowiednim buforem, tak aby efektywne stężenie komórkowe było mniejsze niż 10 milionów komórek na mililitr Przygotowując się do spektrometrii mas, zacznij od podłączenia rurki do strzykawek z próbką. Załaduj dwie pięciomililitrowe strzykawki z PFH i załaduj próbkę wejściową do osobnej strzykawki o pojemności jednego mililitra. Usunąć wszystkie pęcherzyki uwięzione w strzykawkach i rurkach i załadować obie strzykawki do pompy strzykawkowej.

Upewnij się, że rura transportowa jest prawidłowo wyrównana, a wszystkie przewody gazowe są podłączone. Następnie podłącz rurki strzykawki do portów wlotowych chipa PDMS i aktywuj pompę strzykawkową na trzy do pięciu minut. Podczas tego procesu stabilizacji przepływu usuń nadmiar płynu z portu wylotowego za pomocą chusteczki.

Jeśli płyn wydostaje się na zewnątrz, wiór nie tworzy prostego strumienia. Po pięciu minutach spróbuj zetrzeć wszelkie potencjalne przeszkody na wylocie chipa czystą chusteczką. Jeśli to się nie powiedzie, wyrzuć istniejący chip i zastąp połączenie nowym chipem.

Wyjmij wtyczkę z adaptera opryskiwacza cyklonowego i ostrożnie włóż stabilizowany przepływem układ PDMS do adaptera. Zmień natężenie przepływu zgodnie z zalecanymi ustawieniami i ponownie ustabilizuj przepływ na dwie do pięciu minut. W tym samym czasie dostosuj natężenia przepływu dla wszystkich gazów, aż do osiągnięcia maksymalnej intensywności sygnału interesującego analitu.

Dostosuj również moc plazmy i napięcie soczewki skupiającej na spektrometrze masowym, aby jeszcze bardziej zwiększyć intensywność sygnału po optymalizacji sygnału. Ustaw spektrometr masowy na czas przebywania 10 milisekund i rozpocznij akwizycję danych. Po pomiarach przenieś surowe dane do programu do analizy danych.

W typowej procedurze analizy danych wszystkie pomiary są najpierw rozdzielane na przedziały danych, z których każdy reprezentuje liczbę zliczeń na 10 milisekund czasu przebywania, a następnie generowany jest wykres histogramu dla wszystkich przedziałów i wyposażany w funkcję rozkładu Gaussa. Średnia i rozpiętość poszczególnych pasowań reprezentują zarówno średnią intensywność sygnału, jak i odchylenie standardowe przy określonym stosunku masy do ładunku. Aby rozpocząć proces kalibracji, najpierw zmierz roztwór wzorcowy o tym samym natężeniu przepływu co próbka.

Używając chipa PDMS do generowania kropel, ustaw dwie pięciomililitrowe strzykawki do PFH i jedną strzykawkę jednomililitrową do roztworu wzorcowego. Następnie, używając szalki Petriego jako uchwytu na próbki mikroskopowe, umieść chip PDMS na szalce Petriego i ustaw ostrość chipa w małym powiększeniu, odzwierciedlając poprzednie kroki protokołu. Ustabilizuj wytwarzanie kropel w mikrokanale PDMS przez trzy do pięciu minut za pomocą szybkiej kamery.

Rozpocznij rejestrowanie obrazów kropli wody wodnej na chipie na złączu wtórnym, aby uzyskać średnią średnicę kropli z nagrań. Korzystaj z oprogramowania do analizy obrazu z dedykowanym pakietem morfologii kropel, optometrii i symetrii velo. Zakładając, że każdą kroplę można modelować jako obiekt sferyczny, średnią objętość kropli można oszacować przy użyciu średniej średnicy kropli uzyskanej przez oprogramowanie.

Następnie należy podzielić znane stężenie analitu w próbce przez średnią objętość kropli, aby uzyskać masę analitu zawartego w jednej kropli. Następnie przelicz otrzymaną masę na liczbę atomów. Na koniec oblicz ogólną skuteczność wykrywania, dzieląc liczbę zmierzonych jonów na kroplę przez poprzedni wynik.

Ta skuteczność wykrywania może być teraz wykorzystana jako wielkość kalibracyjna w celu ustalenia liczby atomów w nieznanej próbce. Za pomocą mikroprzepływowego generatora kropel pojedyncze komórki mogą być zamknięte w mono rozproszonych kropelkach wodnych o średniej średnicy mniejszej niż 50 mikronów i analizowane przez I-C-P-M-S. Organiczną osłonę PFH otaczającą kropelkę wody można łatwo usunąć, zanim próbka dotrze do detektora I-C-P-M-S.

Podczas pomiaru roztworów wysoką dyspersyjność mono kropel można zaobserwować jako niskie wariancje między grupami sygnałów pochodzących z pojedynczej podwójnej lub potrójnej liczby kropel w danym czasie przebywania. Po prawidłowej kalibracji można określić zawartość żelaza w zespole pojedynczych krwinek czerwonych bydła, z których każda jest zawieszona w pojedynczych kropelkach. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przygotować i wykorzystać te mikroprzepływowe chipy do ilościowej analizy pierwiastkowej bardzo małych objętości próbek lub pojedynczych cząstek i komórek.

Produkcja tych chipów zajmuje mniej niż 15 minut, czyli czas pracy na chip, jeśli jest on dobrze wykonany. Dodatkowo, łatwe do modyfikacji chipy umożliwiają integrację kolejnych modułów mikroprzepływowych do zaawansowanej obróbki wstępnej próbek oraz jednoczesnego wprowadzania próbek i wzorców w celu poprawy wydajności i przepustowości próbek.