Name: Wytwarzanie mikrochipa do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganego dipolem do analizy metali śladowych w próbkach wody (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-08-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 42 s
Description: Poznaj metodę wytwarzania mikrochipu do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganej dipolem do analizy metali śladowych w próbkach wody. Technika ta zwiększa czułość detekcji jonów metali w badaniach środowiskowych.

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

Autorzy chcieliby wyrazić swoją wdzięczność za wsparcie techniczne udzielone przez Narodowe Centrum Badań nad Promieniowaniem Synchrotronowym (NSRRC) (Tajwan). Autorzy są wdzięczni za wsparcie finansowe udzielone przez Ministerstwo Nauki i Technologii Republiki Chińskiej (Tajwan) oraz Instytut Badawczy Technologii Przemysłowej (Tajwan).

Uwaga! Niektóre substancje chemiczne (np. akrylamid, 1,1'-dichloroeten) stosowane w tych procedurach są bardzo toksyczne i rakotwórcze. Przed użyciem należy zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznej (MSDS). Podczas wykonywania eksperymentów należy przestrzegać odpowiednich praktyk bezpieczeństwa.
Uwaga: O ile nie zaznaczono inaczej, wszystkie procedury należy wykonywać w temperaturze otoczenia w okapie o przepływie laminarnym klasy 100.
1. Produkcja mikroprocesora SPE wspomaganego dipolem
<ol>
	<li>Przygotowanie mikroprocesora PMMA 
	nuta: Protokół produkcji chipa był podobny do tego opisanego w innym miejscu. 8
	<ol>
		<li>Narysuj wzorzec sieciowy układu scalonego (Rysunek 1(a)) za pomocą oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) zgodnie z protokołem producenta.</li>
		<li>Zamontuj arkusz PMMA (350 mm (dł.) x 20 mm (szer.) x 2 mm (wys.)) na stole roboczym systemu mikroobróbki laserowej, a następnie ustaw źródło lasera na powierzchni arkusza PMMA.</li>
		<li>Wybierz opcję Drukuj w oprogramowaniu CAD, a następnie ustaw moc, szybkość i tryb pióra na 45% (4.5 W), 13% (99.06 mm s−1) i VECT za pomocą panelu sterowania systemu mikroobróbki. 
		nuta: Parametry takie jak moc, szybkość i tryb pióra wpływające na funkcje kanału zostały zbadane z wyprzedzeniem. Metoda oceny była podobna do tej zaproponowanej przez Yuana i Dasa. 17 Parametry wybrane w tym badaniu wykorzystano do obróbki odpowiedniego kanału do adaptacji do przewodów bez skomplikowanych celów akademickich. Ludzie mogą wybrać inny warunek do obróbki laserowej zgodnie ze swoimi potrzebami.</li>
		<li>Wydrukuj narysowany wzór, a następnie obrób arkusz PMMA za pomocą systemu mikroobróbki laserowej zgodnie z protokołem producenta. Rysunek 1(b) przedstawia układ wyprodukowanego mikrochipa. Rysunek 1(c) przedstawia fotografię przekroju poprzecznego obrabianej płyty. 
		ostrożność! Podczas korzystania z systemu laserowego należy nosić okulary ochronne, aby uniknąć poważnych uszkodzeń oczu spowodowanych ekspozycją na promieniowanie laserowe. Zalecany jest odpowiedni układ wydechowy ze względu na wytwarzanie oparów/dymu podczas obróbki laserowej.</li>
		<li>Wywierć trzy otwory dostępowe o średnicy 1/16 cala dla wlotu próbki, wlotu bufora i wlotu eluentu na dolnej płycie oraz jeden dla zlewającego się wylotu na płycie pokrywy Rysunek 1(b). 
		ostrożność! Unikaj kontaktu ciała z wiertłem podczas procedur obróbki, aby zapobiec obrażeniom fizycznym. Noszenie rękawiczek jest zabronione podczas wiercenia.</li>
		<li>Zanurzyć obrabiane płytki w 1 l 0,1% (w/v) roztworu dodecylosiarczanu sodu (SDS) w 1-litrowej zlewce z mieszaniem za pomocą oscylatora ultradźwiękowego na 10 minut.</li>
		<li>Zastąp roztwór SDS wodą dejonizowaną i mieszaj za pomocą oscylatora ultradźwiękowego przez 10 minut.</li>
		<li>Wymień resztki D. I.H2O na świeże, a następnie zanurz obrobione płytki w 1 l D. I.H2O z mieszaniem za pomocą oscylatora ultradźwiękowego na 10 minut. Następnie wysusz każdą oczyszczoną płytkę delikatnym strumieniem azotu przez 2 minuty.</li>
		<li>Wyrównaj dwie obrabiane płyty gołym okiem, a następnie umieść dwie płytki między dwiema szklanymi płytami za pomocą spinaczy do segregatorów.</li>
		<li>Połączyć obie płytki pod ciśnieniem w temperaturze 105 °C przez 30 minut.</li>
		<li>Schłodzić kanapkę do temperatury otoczenia, a następnie usunąć spinacze do segregatora i szklane deski.</li>
		<li>Włóż rurki z poli(eteroeteroketonu) (PEEK) o średnicy zewnętrznej 1/16 cala do otworów dostępowych, a następnie zabezpiecz przewody dwuskładnikowym klejem epoksydowym.</li>
		<li>Klej suszyć w temperaturze otoczenia przez 12 godzin.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Modyfikacja wnętrza kanału PMMA Microchip 
	nuta: Poniższe informacje częściowo odnoszą się do opublikowanych procedur z niewielkimi modyfikacjami. 8,18,19
	<ol>
		<li>Dostarczyć nasycony roztwór wodorotlenku sodu (NaOH) o natężeniu przepływu 100 μl min-1 przez pompę perystaltyczną do mikroczipa przez 12 godzin (całkowita dostarczona objętość 72 ml).</li>
		<li>Usunąć pozostały roztwór, a następnie przepłukać wnętrze kanału środkiem D. I.H2O przy natężeniu przepływu 100 μl min-1 za pomocą pompy perystaltycznej przez 30 minut (3 ml całkowitej dostarczonej objętości).</li>
		<li>Usunąć resztki D. I.H2O, a następnie dostarczyć 0,5% (v/v) roztwór kwasu azotowego (HNO3) do mikroczipa o natężeniu przepływu 100 μl min-1 za pomocą pompy perystaltycznej przez 30 minut (3 ml całkowitej dostarczonej objętości).</li>
		<li>Usuń pozostały roztwór, a następnie dostarcz 50% (w/v) roztwór akrylamidu do mikroczipa w ciemności przy natężeniu przepływu 100 μl min-1 przez pompę perystaltyczną przez 8 godzin (48 ml całkowitej dostarczonej objętości).</li>
		<li>Usunąć pozostały roztwór, a następnie przepłukać wnętrze kanału środkiem D. I.H2O przy natężeniu przepływu 100 μl min-1 za pomocą pompy perystaltycznej przez 30 minut (3 ml całkowitej dostarczonej objętości).</li>
		<li>Przepompuj powietrze, aby usunąć resztki DIH2O za pomocą pompy perystaltycznej, a następnie przykryj mikroczip wbudowaną w siebie fotomaską, która pozwala na wystawienie żądanego obszaru kanału ekstrakcyjnego na działanie światła. 
		nuta: Zbudowana przez nas fotomaska została wykonana z czarnego papieru (114 mm (dł.) x 22 mm (szer.)), który zawierał otwarte okienko (94 mm (dł.) x 2 mm (szer.)) umożliwiające naświetlenie żądanego obszaru kanału ekstrakcyjnego.</li>
		<li>Przygotowanie roztworu tworzącego SPE zawierającego Cl
		<ol>
			<li>Przepłukać wkład SPE z usuwaniem inhibitorów etanolem w ilości co najmniej trzech objętości wkładu.</li>
			<li>Przed użyciem przepłukać wkład 1,1'-dichloroetenem w ilości co najmniej trzech objętości wkładu.</li>
			<li>Przepuścić 1 ml 1,1'-dichloroetenu przez poddane działaniu środka wkład, a następnie zebrać frakcję do fiolki z próbką (20 ml) owiniętej folią aluminiową.</li>
			<li>Dodać 491 μl 1,1'-dichloroetenu do roztworu zawierającego 12 mg 2,2'-azobisisobutyronitrylu (AIBN), 3,18 ml etanolu i 1,65 ml heksanów w szklanej butelce o pojemności 100 ml.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Wypełnić kanał chipowy roztworem tworzącym SPE zawierającym Cl (około 200 μl) przez wstrzyknięcie strzykawki, a następnie wystawić mikroczip na działanie promieniowania ultrafioletowego (UV365) o maksymalnej długości fali emisji 365 nm przez 10 minut (natężenie światła ~2,65 mW cm-2). 
		ostrożność! Zalecany jest odpowiedni układ wydechowy, ze względu na wytwarzanie ozonu podczas naświetlania promieniowaniem UV.</li>
		<li>Zastąp pozostały roztwór świeżym roztworem tworzącym SPE zawierającym Cl (około 200 μl) przez wstrzyknięcie strzykawki, a następnie ponownie wystawij mikroczip na działanie promieniowania UV365 przez 10 minut (natężenie światła ~2,65 mW cm-2).</li>
		<li>Powtórz krok 1.2.9 18 razy.</li>
		<li>Przepłukać wnętrze kanału etanolem o natężeniu przepływu 100 μl min-1 za pomocą pompy perystaltycznej przez 30 minut (3 ml całkowitej dostarczonej objętości). Po usunięciu pozostałego roztworu za pomocą pompy perystaltycznej, spreparowany mikroczip należy przechowywać w torbie zapinanej na zamek błyskawiczny do późniejszego użycia.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Weryfikacja powierzchni modyfikacji PMMA
<ol>
	<li>Analiza kąta zwilżania
	<ol>
		<li>Wyciąć arkusz PMMA (350 mm (dł.) x 20 mm (szer.) x 2 mm (wys)) na podłoża z PMMA (50 mm (dł.) x 20 mm (szer.) x 2 mm (wys.)) za pomocą systemu mikroobróbki laserowej.</li>
		<li>Zanurzyć podłoża PMMA w 40 ml nasyconego roztworu NaOH w 50-mililitrowej stożkowej probówce, a następnie mieszać powstałe mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej przez 12 godzin.</li>
		<li>Usunąć pozostały roztwór, a następnie przepłukać podłoża PMMA 40 ml D. I. H2O.</li>
		<li>Zanurzyć podłoża PMMA w 40 ml D. I.H2O, a następnie mieszać powstałe mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej przez 30 minut.</li>
		<li>Usunąć resztki D. I.H2O. Zanurzyć podłoża PMMA w 40 ml 0,5% (v/v) roztworu HNO3, a następnie mieszać powstałe mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej przez 30 minut.</li>
		<li>Usuń pozostały roztwór. Zanurz podłoża PMMA w 40 ml 50% (w/v) roztworu akryloamidu, a następnie mieszaj powstałe mieszaniny za pomocą kołyszącego się wytrząsarki w ciemności przez 8 godzin.</li>
		<li>Usunąć pozostały roztwór, a następnie przepłukać podłoża PMMA 40 ml D. I. H2O.</li>
		<li>Zanurzyć podłoża PMMA w 40 ml D.I.H2O, a następnie mieszać powstałe mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej przez 30 minut.</li>
		<li>Usunąć resztki DIH2O, a następnie wysuszyć każde podłoże PMMA delikatnym strumieniem azotu przez 2 minuty.</li>
		<li>Przygotowanie roztworu tworzącego SPE zawierającego Cl
		<ol>
			<li>Przepłukać wkład SPE z usuwaniem inhibitorów etanolem w ilości co najmniej trzech objętości wkładu.</li>
			<li>Przed użyciem przepłukać wkład 1,1'-dichloroetenem w ilości co najmniej trzech objętości wkładu.</li>
			<li>Przepuścić 6 ml 1,1'-dichloroetenu przez poddane działaniu środka wkład, a następnie zebrać frakcję do fiolki z próbką (20 ml) owiniętej folią aluminiową.</li>
			<li>Dodać 4,91 ml 1,1'-dichloroetenu do roztworu zawierającego 120 mg AIBN, 31,8 ml etanolu i 16,5 ml heksanów w szklanej butelce o pojemności 100 ml.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Na powierzchnie podłoży PMMA nanieść 2 ml roztworu tworzącego SPE zawierającego Cl, a następnie naświetlić podłoża promieniowaniem UV365 przez 10 minut (natężenie światła ~2,65 mW cm-2). 
		ostrożność! Zalecany jest odpowiedni układ wydechowy, ze względu na wytwarzanie ozonu podczas naświetlania promieniowaniem UV.</li>
		<li>Zastąp pozostały roztwór 2 ml świeżego roztworu tworzącego SPE zawierającego Cl, a następnie ponownie wystawij podłoża na działanie promieniowania UV365 przez 10 minut (natężenie światła ~2,65 mW cm-2).</li>
		<li>Powtórz krok 2.1.12 18 razy.</li>
		<li>Usunąć pozostały roztwór, a następnie przepłukać podłoża PMMA 40 ml etanolu w stożkowej probówce o pojemności 50 ml.</li>
		<li>Usunąć pozostały roztwór, a następnie przepłukać podłoża PMMA 40 ml D. I. H2O.</li>
		<li>Usunąć resztki DIH2O, a następnie wysuszyć każde podłoże PMMA delikatnym strumieniem azotu przez 2 minuty.</li>
		<li>Upuść 5 μl D. I. H2O na podłoża PMMA i określ kąt zwilżania za pomocą miernika kąta zwilżania zgodnie z protokołem producenta. 
		nuta: Użyj średniej z trzech powtórzonych pomiarów, aby określić zgłoszone kąty zwilżania w każdym przypadku.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ablacja laserowa (LA) - analiza spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS)
	<ol>
		<li>Zmiel 8 g kulek PMMA na proszki PMMA za pomocą moździerza i tłuczka.</li>
		<li>Zanurz proszki PMMA w 40 ml nasyconego roztworu NaOH w stożkowej probówce o pojemności 50 ml, a następnie mieszaj powstałe mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej przez 12 godzin.</li>
		<li>Usunąć pozostały roztwór za pomocą pipety cyfrowej z końcówkami o pojemności 5 ml, a następnie przepłukać proszki PMMA 40 ml D. I. H2O.</li>
		<li>Zanurzyć proszki PMMA w 40 ml D. I. H2O, a następnie mieszać powstałe mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej przez 30 minut.</li>
		<li>Usunąć pozostałości D. I.H2O. Zanurzyć proszki PMMA w 40 ml 0,5% (v/v) roztworu HNO3, a następnie mieszać powstałe mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej przez 30 minut.</li>
		<li>Usuń pozostały roztwór. Zanurz proszki PMMA w 40 ml 50% (w/v) roztworu akryloamidu, a następnie mieszaj powstałe mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej w ciemności przez 8 godzin.</li>
		<li>Usunąć pozostały roztwór, a następnie spłukać proszki PMMA 40 ml DIH2O.</li>
		<li>Zanurzyć proszki PMMA w 40 ml D. I.H2O, a następnie mieszać powstałe mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej przez 30 minut.</li>
		<li>Usuń pozostałości D. I.H2O, a następnie piecz proszki PMMA w temperaturze 60 °C przez 8 godzin.</li>
		<li>Przygotowanie roztworu tworzącego SPE zawierającego Cl
		<ol>
			<li>Przepłukać wkład SPE z usuwaniem inhibitorów etanolem w ilości co najmniej trzech objętości wkładu.</li>
			<li>Przed użyciem przepłukać wkład 1,1'-dichloroetenem w ilości co najmniej trzech objętości wkładu.</li>
			<li>Przepuścić 16 ml 1,1'-dichloroetenu przez poddane działaniu środka wkład, a następnie zebrać frakcję do fiolki z próbką (20 ml) owiniętej folią aluminiową.</li>
			<li>Dodać 14,73 ml 1,1'-dichloroetenu do roztworu zawierającego 360 mg AIBN, 95,4 ml etanolu i 49,5 ml heksanów w szklanej butelce o pojemności 250 ml.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Wymieszać proszki PMMA z 6 ml roztworu tworzącego SPE zawierającego Cl w stożkowej probówce o pojemności 50 ml i równomiernie przenieść 1 ml mieszaniny z probówki stożkowej do sześciu dołków 24-dołkowej płytki do hodowli tkankowej.</li>
		<li>Przykryj płytkę do hodowli tkankowej płytą PMMA, a następnie wystaw płytkę do hodowli tkankowej na promieniowanie UV365 przez 10 minut (natężenie światła ~2,65 mW cm-2). 
		ostrożność! Zalecany jest odpowiedni układ wydechowy, ze względu na wytwarzanie ozonu podczas naświetlania promieniowaniem UV.</li>
		<li>Zastąp pozostały roztwór 1 ml świeżego roztworu tworzącego SPE zawierającego Cl z każdej studzienki, a następnie ponownie wystawij płytkę do hodowli tkankowej na promieniowanie UV365 przez 10 minut (natężenie światła ~ 2,65 mW cm-2).</li>
		<li>Powtórz krok 2.2.13 18 razy.</li>
		<li>Usuń pozostały roztwór, a następnie przepłucz proszki PMMA w każdym dołku 1 ml etanolu.</li>
		<li>Usunąć pozostały roztwór, a następnie spłukać proszki PMMA w każdym dołku za pomocą 1 ml D. I. H2O.</li>
		<li>Usuń pozostałości D. I.H2O, a następnie piecz proszki PMMA w temperaturze 60 °C przez 8 godzin.</li>
		<li>Wysuszone proszki (1 g) należy sprasować na granulki za pomocą prasy hydraulicznej, a następnie zmierzyć sygnał dla Cl za pomocą systemu LA-ICP-MS. 
		nuta: Jako wskaźnik dla wszczepionych ugrupowań C-Cl wybrano sygnał dla Cl przy m/z 35. 
		Jako źródło ablacji użyto lasera o długości fali 193 nm. Energia, fluencja, rozmiar plamki i częstotliwość powtarzania zostały ustawione na 75%, 8,85 J cm-2, 100 μm i 5 Hz. Dla każdego wyniku wymagane było co najmniej 7 powtórzonych pomiarów. Procedury analityczne LA-ICP-MS odnoszą się do procedur opublikowanych w innym miejscu. 20</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Analiza spektroskopowa Ramana
	<ol>
		<li>Wykonaj protokół od kroku 2.2.1 do kroku 2.2.17.</li>
		<li>Sprasować wysuszone proszki (1 g) na granulki za pomocą prasy hydraulicznej, a następnie pobrać widma za pomocą spektrometru Ramana. 
		nuta: Jako źródło fotowzbudzenia należy użyć linii laserowej 780 nm o maksymalnej mocy lasera 100 mW. Użyj obszaru widma Ramana w zakresie od 550 do 900 cm-1, aby zbadać przyłączenie ugrupowań C-Cl do PMMA.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Charakterystyka reakcji SPE wspomaganej dipolem
<ol>
	<li>Wykonaj protokół od kroku 2.2.1 do kroku 2.2.17.</li>
	<li>Zanurzyć 0,5 g proszków PMMA w 5 ml 20% (w/v) roztworu czterowodnego azotanu manganu (Mn(NO3)24H2O), a następnie równomiernie wymieszać powstałe mieszaniny z 5 ml 40 mM roztworu buforowego maleinianu.</li>
	<li>Dostosuj pH otrzymanych mieszanin do 8 za pomocą czystego roztworu HNO3, a następnie mieszaj mieszaniny za pomocą wytrząsarki kołyszącej przez 1 godzinę.</li>
	<li>Usuń pozostały roztwór, a następnie piecz proszki PMMA w temperaturze 60 °C przez 8 godzin. Przechowuj proszki w stożkowej probówce o pojemności 15 ml owiniętej folią aluminiową do analizy absorpcji promieniowania rentgenowskiego w pobliżu krawędzi (XANES). 
	nuta: Widma Mn K-edge XANES zostały zebrane za pomocą linii badawczych 07A i 17C1 Narodowego Centrum Badań nad Promieniowaniem Synchrotronowym (NSRRC, Hsinchu, Tajwan). Pierścień akumulacyjny elektronów pracował z energią 1,5 GeV i prądem 100-200 mA. Monochromator podwójnych kryształów Si(111) został użyty do dostarczenia wysoce monochromatycznych wiązek fotonów o energii od 1 do 15 keV i zdolności rozdzielczej (E/ΔE) do 5000. Energia fotonów została skalibrowana według standardów Mn przy użyciu znanego punktu przegięcia absorpcji Mn K-edge na poziomie 6539,0 eV. Widma Mn K-edge XANES w zakresie od 6530 do 6570 eV wykorzystano do zbadania oddziaływań dipol-jon w celu scharakteryzowania proponowanej reakcji SPE.</li>
</ol>

<ol><li>De Mello, A. J., Beard, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dealing+with+%27real%27+samples%3A+sample+pre-treatment+in+microfluidic+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Dealing with 'real' samples: sample pre-treatment in microfluidic systems.</a> Lab Chip. 3 (1), 11-19 (2003).</li>
<li>Lichtenberg, J., de Rooij, N. F., Verpoorte, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sample+pretreatment+on+microfabricated+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">Sample pretreatment on microfabricated devices.</a> Talanta. 56 (2), 233-266 (2002).</li>
<li>Song, S., Singh, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+sample+preconcentration+for+integrated+microfluidic+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Bioanal.+Chem%22%5BJournal%5D)">On-chip sample preconcentration for integrated microfluidic analysis.</a> Anal. Bioanal. Chem. 384 (1), 41-43 (2006).</li>
<li>Lafleur, J. P., Salin, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pre-concentration+of+trace+metals+on+centrifugal+microfluidic+discs+with+direct+determination+by+laser+ablation+inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Anal.+At.+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Pre-concentration of trace metals on centrifugal microfluidic discs with direct determination by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry.</a> J. Anal. At. Spectrom. 24 (11), 1511-1516 (2009).</li>
<li>Xue, S., Liu, Y., Li, H. -F., Uchiyama, K., Lin, J. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microscale+solid-phase+extraction+poly%28dimethylsiloxane%29+chip+for+enrichment+and+fluorescent+detection+of+metal+ions%5BTitle%5D)+AND+%22Talanta%22%5BJournal%5D)">A microscale solid-phase extraction poly(dimethylsiloxane) chip for enrichment and fluorescent detection of metal ions.</a> Talanta. 116, 1005-1009 (2013).</li>
<li>Khoai, D. V., Kitano, A., Yamamoto, T., Ukita, Y., Takamura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+high+sensitive+liquid+electrode+plasma-Atomic+emission+spectrometry+%28LEP-AES%29+integrated+with+solid+phase+pre-concentration%5BTitle%5D)+AND+%22Microelectron.+Eng%22%5BJournal%5D)">Development of high sensitive liquid electrode plasma-Atomic emission spectrometry (LEP-AES) integrated with solid phase pre-concentration.</a> Microelectron. Eng. 111, 343-347 (2013).</li>
<li>Khoai, D. V., Yamamoto, T., Ukita, Y., Takamura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+solid+phase+extraction-liquid+electrode+plasma+atomic+emission+spectrometry+for+detection+of+trace+lead%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn.+J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">On-chip solid phase extraction-liquid electrode plasma atomic emission spectrometry for detection of trace lead.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 53 (5S1), 1-5 (2014).</li>
<li>Shih, T. -T., Chen, W. -Y., Sun, Y. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-channel+chip-based+solid-phase+extraction+combined+with+inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry+for+online+determination+of+trace+elements+in+volume-limited+saline+samples%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chromatogr.+A%22%5BJournal%5D)">Open-channel chip-based solid-phase extraction combined with inductively coupled plasma-mass spectrometry for online determination of trace elements in volume-limited saline samples.</a> J. Chromatogr. A. 1218 (16), 2342-2348 (2011).</li>
<li>Chen, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+solid+phase+microextraction+on+a+microchip+combined+with+electrothermal+vaporization-inductively+coupled+plasma+mass+spectrometry+for+determination+of+Cd%2C+Hg+and+Pb+in+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Anal.+At.+Spectrom%22%5BJournal%5D)">Magnetic solid phase microextraction on a microchip combined with electrothermal vaporization-inductively coupled plasma mass spectrometry for determination of Cd, Hg and Pb in cells.</a> J. Anal. At. Spectrom. 25 (12), 1931-1938 (2010).</li>
<li>Kim, Y. H., Kim, G. Y., Lim, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro+Pre-concentration+and+Separation+of+Metal+Ions+Using+Microchip+Column+Packed+with+Magnetic+Particles+Immobilized+by+Aminobenzyl+Ethylenediaminetetraacetic+Acid%5BTitle%5D)+AND+%22Bull.+Korean+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Micro Pre-concentration and Separation of Metal Ions Using Microchip Column Packed with Magnetic Particles Immobilized by Aminobenzyl Ethylenediaminetetraacetic Acid.</a> Bull. Korean Chem. Soc. 31 (4), 905-909 (2010).</li>
<li>Strabburg, S., Wollenweber, D., Wunsch, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contamination+caused+by+ion-exchange+resin%21%3F+Consequences+for+ultra-trace+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Fresenius+J.+Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Contamination caused by ion-exchange resin!? Consequences for ultra-trace analysis.</a> Fresenius J. Anal. Chem. 360 (7-8), 792-794 (1998).</li>
<li>Watts, J. F., Chehimi, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((X-ray+Photoelectron+Spectroscopy+Investigations+of+Acid-Base+Interactions+in+Adhesion%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Adhes%22%5BJournal%5D)">X-ray Photoelectron Spectroscopy Investigations of Acid-Base Interactions in Adhesion.</a> J. Adhes. 41 (1-4), 81-91 (1993).</li>
<li>Eboatu, A. N., Diete-Spiff, S. T., Ezenweke, L. O., Omalu, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Use+of+Polymers+as+Sequestering+Agents+for+Toxic+Metal+Ions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">The Use of Polymers as Sequestering Agents for Toxic Metal Ions.</a> J. Appl. Polym. Sci. 85 (13), 2781-2786 (2002).</li>
<li>Fiorini, G. S., Chiu, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disposable+microfluidic+devices%3A+fabrication%2C+function%2C+and+application%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechniques%22%5BJournal%5D)">Disposable microfluidic devices: fabrication, function, and application.</a> Biotechniques. 38 (3), 429-446 (2005).</li>
<li>Shadpour, H., Musyimi, H., Chen, J., Soper, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiochemical+properties+of+various+polymer+substrates+and+their+effects+on+microchip+electrophoresis+performance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chromatogr.+A%22%5BJournal%5D)">Physiochemical properties of various polymer substrates and their effects on microchip electrophoresis performance.</a> J. Chromatogr. A. 1111 (2), 238-251 (2006).</li>
<li>Shih, T. -T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+dipole-assisted+solid-phase+extraction+microchip+combined+with+inductively+coupled+plasma-mass+spectrometry+for+online+determination+of+trace+heavy+metals+in+natural+water%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">A dipole-assisted solid-phase extraction microchip combined with inductively coupled plasma-mass spectrometry for online determination of trace heavy metals in natural water.</a> Analyst. 140 (2), 600-608 (2015).</li>
<li>Yuan, D., Das, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+and+theoretical+analysis+of+direct-write+laser+micromachining+of+polymethyl+methacrylate+by+CO2+laser+ablation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Experimental and theoretical analysis of direct-write laser micromachining of polymethyl methacrylate by CO2 laser ablation.</a> J. Appl. Phys. 101 (2), 1-6 (2007).</li>
<li>Xie, S., Svec, F., Frechet, J. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+Porous+Hydrophilic+Monoliths%3A+Effect+of+the+Polymerization+Conditions+on+the+Porous+Properties+of+Poly%28acrylamide-co-N%2CN%27-methylenebisacrylamide%29+Monolithic+Rods%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Polym.+Sci.+Pol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Preparation of Porous Hydrophilic Monoliths: Effect of the Polymerization Conditions on the Porous Properties of Poly(acrylamide-co-N,N'-methylenebisacrylamide) Monolithic Rods.</a> J. Polym. Sci. Pol. Chem. 35 (6), 1013-1021 (1997).</li>
<li>Ericson, C., Liao, J. -L., Nakazato, K., Hjerten, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+continuous+beds+for+electrochromatography+and+reversed-phase+liquid+chromatography+of+low-molecular-mass+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chromatogr.+A%22%5BJournal%5D)">Preparation of continuous beds for electrochromatography and reversed-phase liquid chromatography of low-molecular-mass compounds.</a> J. Chromatogr. A. 767 (1-2), 33-41 (1997).</li>
<li>Shih, T. -T., Lin, C. -H., Hsu, I. -H., Chen, J. -Y., Sun, Y. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+Titanium+Dioxide-Coated+Microfluidic-Based+Photocatalyst-Assisted+Reduction+Device+to+Couple+High-Performance+Liquid+Chromatography+with+Inductively+Coupled+Plasma-Mass+Spectrometry+for+Determination+of+Inorganic+Selenium+Species%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Development of a Titanium Dioxide-Coated Microfluidic-Based Photocatalyst-Assisted Reduction Device to Couple High-Performance Liquid Chromatography with Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry for Determination of Inorganic Selenium Species.</a> Anal. Chem. 85 (21), 10091-10098 (2013).</li>
<li>Carre, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polar+interactions+at+liquid%2Fpolymer+interfaces%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Adhes.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Polar interactions at liquid/polymer interfaces.</a> J. Adhes. Sci. Technol. 21 (10), 961-981 (2007).</li>
<li>Willis, H. A., Zichy, V. J. I., Hendra, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Laser-Raman+and+Infra-red+Spectra+of+Poly%28Methyl+Methacrylate%29%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">The Laser-Raman and Infra-red Spectra of Poly(Methyl Methacrylate).</a> Polymer. 10, 737-746 (1969).</li>
<li>Hendra, P. J., Mwkenzie, J. R., Holliday, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+laser-Raman+spectrum+of+polyvinylidene+chloride%5BTitle%5D)+AND+%22Spectroc.+Acta+Pt.+A-Molec.+Biomolec.+Spectr%22%5BJournal%5D)">The laser-Raman spectrum of polyvinylidene chloride.</a> Spectroc. Acta Pt. A-Molec. Biomolec. Spectr. 25 (8), 1349-1354 (1969).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Szczegółowe procedury przygotowania mikroczipa SPE wspomaganego dipolem zostały przedstawione powyżej. W tej sekcji krok po kroku oceniono użyteczność protokołu modyfikacji w odniesieniu do implantacji ugrupowań C-Cl na PMMA oraz wykonalność PMMA zawierającego Cl, który został użyty jako pożywka ekstrakcyjna do oznaczania jonów metali śladowych. Do celów weryfikacji powierzchni typ próbki został wybrany na podstawie jej kompatybilności z oprzyrządowaniem analitycznym. Innymi słowy, rodzaje próbek testowych przygotowanych w podobnym procesie zostały określone zgodnie z wymaganiami dotyczącymi przyrządów analitycznych. Na przykład do pomiaru kąta zwilżania użyto próbki typu substratowego, natomiast do analiz LA-ICP-MS, spektroskopii Ramana i XANES użyto próbki typu proszkowego.
Początkowo, w celu monitorowania zmian, jakie zaszły w funkcjonowaniu chemicznym przyczepionym do powierzchni PMMA podczas proponowanych procedur, przeprowadzono analizę kąta zwilżania dla otrzymanego produktu odpowiadającego każdemu etapowi (rysunek 2). Jak pokazano na rysunku 2, zmiany kąta zwilżania wyraźnie wskazywały, że zmiany powierzchni wystąpiły podczas procedur modyfikacji, a kąt zwilżania 80,3° ± 0,43°, który został zmierzony dla produktu końcowego, był zgodny z wcześniej zgłoszonymi wynikami. 21
Ponadto za pomocą analizy LA-ICP-MS potwierdzono również istnienie ugrupowań C-Cl na zmodyfikowanym PMMA. W porównaniu z wynikami uzyskanymi przez ablację natywnego PMMA, wyraźne sygnały dla Cl zaobserwowano zgodnie z oczekiwaniami poprzez ablację PMMA zmodyfikowanego za pomocą ugrupowań C-Cl (Figura 3(a)).
Widma Ramana zebrano w celu dalszej walidacji przyłączenia ugrupowań C-Cl do PMMA. Jak pokazano na rysunku 3(b), dwa charakterystyczne piki związane z asymetrycznymi drganiami rozciągającymi CCl2 zaobserwowano na 682 cm-1 i 718 cm-1 w widmie zmodyfikowanego PMMA i to w dość dobrej zgodności z wynikami zgłoszonymi przez Willisa i wsp.22 oraz Hendra i wsp.23 Innymi słowy, przyłączenie części C-Cl do PMMA może zostać z powodzeniem osiągnięte po modyfikacji.
Ponadto, w celu wyjaśnienia mechanizmu ekstrakcji zaproponowanego w tym badaniu, zastosowano analizę XANES. Jak wskazano na rysunku 4, oddziaływania między wysoce elektroujemnymi ugrupowaniami C-Cl a dodatnio naładowanymi jonami metali można potwierdzić przez obecność dominującej krawędzi absorpcyjnej w widmie XANES odpowiadającej zmodyfikowanemu PMMA potraktowanemu jonami Mn2+ . W związku z tym oddziaływania dipol-elektrostatyka zostałyby rzeczywiście zastosowane do ekstrakcji na chipie w celu analizy metali śladowych. Szczegółowe wyniki analiz próbek wody pobranych z dwóch rzek na Tajwanie zostały opisane w innym miejscu. 16
Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, jest to pierwsza próba wykorzystania innowacyjnej strategii pracy w reakcji SPE na chipie do oznaczania jonów metali śladowych oraz że opracowane urządzenie było znacznie trwałe w porównaniu z innymi technikami SPE na chipie (tj. ponad 160 prac analitycznych można było wykonać bez znacznego pogorszenia wydajności ekstrakcji). Niemniej jednak, ponieważ taki mechanizm ekstrakcji opierał się głównie na oddziaływaniach między wysoce elektroujemnymi cząstkami C-Cl a dodatnio naładowanymi jonami metali, oczekiwano, że proponowana technika nie będzie do tej pory odpowiednia do ekstrakcji ujemnie naładowanych gatunków.

Z punktu widzenia zarządzania środowiskiem i zapobiegania skażeniom, metale śladowe, które powodują poważne zanieczyszczenie lub problemy toksykologiczne, są problemem na całym świecie. Odpowiednia technika wstępnej obróbki próbek na chipie została powszechnie uznana za klucz do sukcesu w przetwarzaniu i analizowaniu rzeczywistych próbek za pomocą platform opartych na chipach, ponieważ nieoczekiwane współistniejące związki chemiczne w surowych próbkach często utrudniają dokładne oznaczanie analitów obecnych w śladowych ilościach. 1 Wśród dostępnych technik, wbudowana ekstrakcja do fazy stałej (SPE) jest szczególnie popularna w analizach metali śladowych, ponieważ ta technika pozwalająca na jednoczesne oczyszczanie próbki i wstępne zatężanie analitu jest niezwykle przydatna do izolacji jonów metali ze skomplikowanych matryc solnych. 2,3
Postęp technik SPE na chipie, używanych do oznaczania śladowych ilości metali, stale się rozwija. Na początku chipy SPE były przygotowywane poprzez ładowanie dostępnych na rynku żywic do mikrokanałów w celu skonstruowania jednostek SPE wypełnionych żywicą. 4-7 Czasami wymagało to derywatyzacji analitu, aby umożliwić przemianę jonów metali w formy zatrzymujące żywicę. 4 Alternatywną metodą przygotowania urządzeń SPE opartych na chipach jest wykorzystanie kanału chipowego jako sorbentu SPE do zbierania metali śladowych po prostej modyfikacji powierzchni. 8 W ostatnich latach można zaobserwować pojawiającą się tendencję polegającą na wprowadzaniu nanocząstek magnetycznych (MNP) i określonych substancji chemicznych zawierających grupy funkcyjne zdolne do skutecznego zatrzymywania jonów metali. W przeciwieństwie do żywic komercyjnych, MNP są modyfikowane związkami takimi jak γ-merkaptopropylotrimetoksysilan (γ-MPTS)9 i kwas aminobenzylowo-etylenodiaminotetraoctowy (ABEDTA)10, po czym są one pakowane do mikrokanalików za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego w celu uzyskania selektywnej ekstrakcji jonów metali.
Chociaż zaobserwowano znaczny postęp w rozwoju technik SPE na chipie, opisywane techniki zazwyczaj działają w oparciu o wymianę jonową lub chelatację. Stosowanie takich technik ma tę wadę, że wymaga nieuniknionych procedur operacyjnych, w tym tych związanych z kondycjonowaniem, myciem lub regeneracją, w celu utrzymania wydajności analitycznej. Niestety, konieczność stosowania dodatkowych procedur operacyjnych nie tylko wydłuża czas potrzebny na każdą analizę, ale także grozi wysokimi wartościami ślepej próby i niepowtarzalnymi wynikami. 11 W związku z tym w przypadku analiz metali śladowych niezbędna jest alternatywna strategia pracy dla wbudowanych technik SPE.
W 1993 roku Watts i Chehimi12 odkryli, że jony metali mają tendencję do zatrzymywania materiałów polimerowych, a większość analitów jest efektywnie zatrzymywana na materiale polimerowym zawierającym chloro (Cl), poli(chlorku winylu) (PVC), z wyjątkiem jonów sodu. Dlatego w 2002 roku Eboatu i wsp.13 poinformowało również o sekwestracji niektórych toksycznych metali z roztworów przez PCW. Ponieważ wskazywało to, że materiały polimerowe zawierające Cl wykazują lepsze właściwości w zakresie wstępnego zatężania analitu i eliminacji matrycy solnej, urządzenia oparte na chipach z funkcją SPE zawierającej Cl uznano za atrakcyjną strategię rozwoju nowatorskiej techniki SPE na chipie do oznaczania jonów metali śladowych. Biorąc pod uwagę cechy materiału, takie jak łatwość wytwarzania, pożądane właściwości chemiczne/mechaniczne i przejrzystość optyczna,14,15 w badaniu wykorzystano poli(metakrylan metylu) (PMMA) do wytworzenia mikrourządzenia. Następnie, funkcja SPE zawierająca Cl została wszczepiona do wyprodukowanego urządzenia w celu opracowania nowatorskiej techniki SPE na chipie do oznaczania jonów metali śladowych. 16
Co ciekawe, poleganie innowacyjnego mechanizmu ekstrakcji na oddziaływaniach dipol-jon pomiędzy wysoce elektroujemnymi cząstkami C-Cl we wnętrzu kanału a dodatnio naładowanymi jonami metali pozwala uniknąć działań podejmowanych podczas ogólnych procedur SPE na chipie, prowadząc do dramatycznego zmniejszenia zanieczyszczenia spowodowanego użyciem nadmiaru odczynników lub pracy przypisanej dodatkowym krokom. Protokół przedstawiony w tym artykule umożliwi naukowcom z różnych środowisk wytworzenie mikroczipa SPE wspomaganego dipolem na potrzeby swojej pracy. Opisano również szczegółowe procedury charakterystyki wyprodukowanego mikrochipa.

<table><tbody><tr><td>AutoCAD Autodesk</td><td></td><td>N/A</td><td>http://www.autodesk.com/education/free-software/autocad</td></tr><tr><td>Arkusz z poli(metakrylanu metylu) (PMMA)</td><td>Kun Quan Engineering Plastics</td><td>N/A</td><td>350 mm (dł.) x 20 mm (szer.) x 2 mm (wys.). Temperatura zeszklenia (Tg) arkuszy PMMA waha się od 102&ndash; 110 stopni Celsjusza. Przepuszczalność promieniowania UV PMMA przy 365 nm wynosi 91,2%.</td></tr><tr><td>System do mikroobróbki</td><td>Laser Life</td><td>LES-10</td><td>Maksymalna moc lasera: 10 W. Maksymalna prędkość grawerowania: 762 mm sek&minus; 1.</td></tr><tr><td>Mikroskop optyczny o wysokiej rozdzielczości</td><td>Ching Hsing Computer-Tech</td><td>FS-230</td><td></td></tr><tr><td>System analizy obrazu mocy (PIA)</td><td>Ching Hsing Computer-Tech</td><td>PIA V16.1</td><td></td></tr><tr><td>Wiertnice wielofunkcyjne</td><td>N/A</td><td>LT-848</td><td></td></tr><tr><td>Woda dejonizowana (DI H2O)</td><td>Millipore</td><td>Milli-Q Integral 5 System</td><td></td></tr><tr><td>Dodecylosiarczan sodu (SDS)</td><td>J. T. Baker</td><td>4095-04</td><td></td></tr><tr><td>Oscylator ultradźwiękowy</td><td>Elma</td><td>Transsonic Digital</td><td></td></tr><tr><td>Tablica szklana</td><td>N/A</td><td>N/D</td><td>160 mm (dł.) x 35 mm (szer.) x 2 mm (wys.); kruchy</td></tr><tr><td>Spinacz do segregatora</td><td>SDI</td><td>0234T-1</td><td>http://stationery.sdi.com.tw/product_detail.php?Key=322&cID=55&uID=6</td></tr><tr><td>Piekarnik precyzyjny</td><td>Yeong Shin</td><td>DK-45</td><td></td></tr><tr><td>Rurka z poli(eteroeteroketonu) (PEEK)</td><td>VICI</td><td>JR-T-6002 (średnica wewnętrzna 0,5 mm); JR-T-6001 (średnica wewnętrzna 0,25 mm)</td><td></td></tr><tr><td>Rurki polimerowe&nbsp; obcinak</td><td>Upchurch Scientific</td><td>A-327</td><td></td></tr><tr><td>Dwuskładnikowy klej na bazie żywicy epoksydowej</td><td>Richwang</td><td>N/A</td><td>Działa drażniąco na skórę. Głównymi składnikami są żywica epoksydowa i utwardzacz.</td></tr><tr><td>Pompa perystaltyczna</td><td>Gilson</td><td>Minipuls 3</td><td></td></tr><tr><td>Rurka perystaltyczna</td><td>Gilson</td><td>F117934</td><td></td></tr><tr><td>Wodorotlenek sodu (NaOH)</td><td>Sigma&ndash; Aldrich</td><td>30620</td><td></td></tr><tr><td>Kwas azotowy (HNO3)</td><td>J. T. Baker</td><td>959834</td><td></td></tr><tr><td>Akrylamid (prop-2-enamid, C3H5NO)</td><td>Sigma&ndash; Aldrich</td><td>A8887</td><td>Silnie toksyczny i rakotwórczy</td></tr><tr><td>Własna fotomaska</td><td>NIE DOTYCZY</td><td></td><td>Wewnętrzna fotomaska została wykonana z czarnego papieru (114 mm (L) i razy 22 mm (W)), który zawierał otwarte okienko (94 mm (L) i razy 2 mm (W)) pozwalające na pożądany obszar</td></tr><tr><td>1,1-Dichloroethyle</td><td>Sigma&ndash; Aldrich</td><td>163032</td><td>Silnie toksyczny i rakotwórczy</td></tr><tr><td>wkład</td><td>Dikma</td><td>ProElut AL-B&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>2,2-Azobisisobutyronitryl (AIBN, C8H12N4)</td><td>Showa Chemical&nbsp;</td><td>0159-2130</td><td></td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Sigma&ndash; Aldrich</td><td>32221</td><td></td></tr><tr><td>Heksany (C6H14)</td><td>Millinckrodt Chemical</td><td>5189-08</td><td></td></tr><tr><td>Wbudowany system naświetlania</td><td>Świetne oświetlenie (lampa UV-A)</td> <td>Nie dotyczy</td><td>Nieprzezroczyste pudełko z lampą UV-A (40 W, maksymalna emisja przy 365 nm)</td></tr><tr><td>Szklana fiolka</td><td>Yeong Shin</td><td>132300019</td><td>Krucha</td></tr><tr><td>folia aluminiowa</td><td>Diament</td><td>Nie dotyczy</td><td></td></tr><tr><td>Rurki stożkowe z nakrętkami</td><td>labcon</td><td>3181-345-008 (50 mL); 3131-345-008 (15 mL)</td><td></td></tr><tr><td>Wytrząsarka wahadłowa</td><td>TKS</td><td>RS-01</td><td></td></tr><tr><td>Miernik kąta zwilżania</td><td>First Ten Angstrems</td><td>FTA 125</td><td></td></tr><tr><td>Koralik PMMA</td><td>Scientific Polymer Products</td><td>037A</td><td></td></tr><tr><td>Moździerz i tłuczek, agat&nbsp;</td><td>Yeong Shin</td><td>139000004</td><td>Delikatna</td></tr><tr><td>płytka do hodowli tkanek</td><td>AdvanGene Life Science Plasticware</td><td>AGC-CP-24S-50EA</td><td>24-Well, niepoddana obróbce, sterylizowana</td></tr><tr><td>Prasa hydrauliczna</td><td>Panchum</td><td>Press-200</td><td></td></tr><tr><td>Ablacja laserowa</td><td>New Wave Research</td><td>NWR193</td><td></td></tr><tr><td>Spektrometr masowy z plazmą sprzężoną indukcyjnie</td><td>Agilent Technologies</td><td>Agilent 7500a</td><td></td></tr><tr><td>Szklana butelka</td><td>DURAN</td><td>21801245 (100 mL); 21801365 (250 mL)</td><td></td></tr><tr><td>Dyspersyjny spektrometr Ramana</td><td>Thermo Fisher Scientific</td><td>Nicolet Almega XR</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrat azotanu manganu (Mn(NO3)2&razy; 4H2O)</td><td>Sigma&ndash; Aldrich</td><td>63547</td><td></td></tr><tr><td>Sól disodowa kwasu maleinowego hydrat (C4H4Na2O5)</td><td>Sigma&ndash; Absorpcja</td> promieniowania rentgenowskiego Aldrich <td>M9009</td><td></td></tr> w <tr><td>pobliżu struktury krawędzi (XANES)&nbsp;</td><td>Analizy</td><td></td><td>Mn K-edge XANES przeprowadzono na liniach badawczych 07A i 17C1 Narodowego Centrum Badań nad Promieniowaniem Synchrotronowym (NSRRC) na Tajwanie.</td></tr></tbody></table>

wytwarzanie mikrochipa do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganego dipolem do analizy metali śladowych w próbkach wody

Fabrication of a Dipole-assisted Solid Phase Extraction Microchip for Trace Metal Analysis in Water Samples

Ten artykuł opisuje protokół produkcji mikroprocesora do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganego dipolem (SPE) dostępnego do analizy śladowych ilości metali w próbkach wody. Przedstawiono krótki przegląd ewolucji technik SPE opartych na chipach. Następnie następuje wprowadzenie do konkretnych materiałów polimerowych i ich roli w SPE. Aby opracować innowacyjną technikę SPE wspomaganą dipolem, do mikroczipa z poli(metakrylanu metylu) (PMMA) wszczepiono funkcję SPE zawierającą chlor (Cl). W tym artykule zastosowano różne techniki analityczne, w tym analizę kąta zwilżania, analizę spektroskopową Ramana i analizę spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie sprzężoną z ablacją laserową (LA-ICP-MS), w celu walidacji użyteczności protokołu implantacji ugrupowań C-Cl na PMMA. Wyniki analizy struktury bliskiej krawędzi absorpcji promieniowania rentgenowskiego (XANES) wykazały również wykonalność stosowania PMMA zawierającego Cl jako medium ekstrakcyjnego ze względu na oddziaływania dipol-jon między wysoce elektroujemnymi ugrupowaniami C-Cl a dodatnio naładowanymi jonami metali.

Rysunek 2 przedstawia reakcję zachodzącą podczas procedur modyfikacji kanałów mikrochipu PMMA. Analiza kąta zwilżania została wykorzystana do monitorowania zmian powierzchniowych w trakcie proponowanych procedur. W celu potwierdzenia pomyślnej modyfikacji i powstania grup C-Cl na podłożu PMMA zastosowano system LA-ICP-MS oraz dyspersyjny spektrometr Ramana (Rysunek 3(a),(b)). Proponowana reakcja SPE wspomagana dipolem została scharakteryzowana za pomocą analizy XANES (Rysunek 4).
<img alt="Projektowanie i wykonanie chipa mikroprzepływowego: schemat, układ mikrochipa PMMA, obraz kanału pod mikroskopem." src="/files/ftp_upload/53500/53500fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1. Mikrochip PMMA. (a) Zrzut ekranu pliku z wzorem dla wykonanego mikrochipa. (b) Układ wykonanego mikrochipa: S, E i B oznaczają odpowiednio porty wprowadzania próbki, eluentu i roztworów buforowych; O oznacza wylot. Czarne koło reprezentuje wywiercony otwór dostępowy dla każdego z nich. Kanały służące do wprowadzania próbki i roztworów buforowych tworzyły kąt 30° z kanałem ekstrakcyjnym. Długość efektywnego kanału ekstrakcyjnego, zdefiniowana jako odległość od punktu zbieżności strumieni próbki i roztworów buforowych do wspólnego wylotu, wynosiła 94 mm. (c) Fotografia przekroju obrobionej płytki. Reprodukowano z Ref. 16 za zgodą The Royal Society of Chemistry. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53500/53500fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Proces modyfikacji polimeru; wzory chemiczne; schemat przedstawia reakcję PMMA poprzez polimeryzację indukowaną UV." src="/files/ftp_upload/53500/53500fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2. Schemat modyfikacji kanału dla mikrochipu PMMA. Zdjęcia wstawkowe pokazują kolejno kąty zwilżania odpowiadające otrzymanym produktom. Kąt zwilżania określono na podstawie obrazu kropli wody. Do wyznaczenia raportowanych kątów zwilżania w każdym przypadku wykorzystano średnią z trzech powtórzonych pomiarów. Powielone z Ref. 16 za zgodą The Royal Society of Chemistry. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53500/53500fig2large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wykres chromatograficzny i spektroskopia Ramana; wyniki analizy modyfikacji PMMA." src="/files/ftp_upload/53500/53500fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3. Weryfikacja powierzchniowa modyfikacji PMMA. (a) Sygnał dla Cl uzyskany poprzez ablację zarówno PMMA, jak i PMMA zmodyfikowanego grupami C-Cl. Wstawka przedstawia pozycje ablacji odpowiadające każdemu uzyskanemu sygnałowi. (b) Widma Ramana natywnego i zmodyfikowanego PMMA. Powielono z Ref. 16 za zgodą The Royal Society of Chemistry. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53500/53500fig3large.jpg" target="_blank">Aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny, kliknij tutaj.</a>
<img alt="Wykres spektroskopii absorpcyjnej promieniowania rentgenowskiego pokazujący poziomy energii PMMA modyfikowanego Cl pod wpływem jonów Mn²⁺." src="/files/ftp_upload/53500/53500fig4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4. Widma XANES dla krawędzi K manganu w modyfikowanym PMMA oraz w modyfikowanym PMMA traktowanym jonami Mn2+. Widmo modyfikowanego PMMA przedstawiono czerwoną linią. Interakcje między silnie elektronegatywnymi grupami C-Cl w modyfikowanym PMMA a jonami Mn2+ widoczne na widmach absorpcyjnych przedstawiono niebieską linią. Powielono z Ref. 16 za zgodą The Royal Society of Chemistry. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53500/53500fig4large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>

Przedstawiono protokół produkcji mikrochipa do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganego dipolem do analizy metali śladowych.

Wytwarzanie mikrochipa do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganego dipolem do analizy metali śladowych w próbkach wody

This paper describes a fabrication protocol for a dipole-assisted solid phase extraction (SPE) microchip available for trace metal analysis in water ...

Ogólnym celem niniejszego protokołu jest wykonanie innowacyjnego mikrochipu do ekstrakcji w fazie stałej w celu oznaczenia śladowych ilości jonów metali w próbkach wody z wykorzystaniem oddziaływań dipol-jon. Metoda ta dostarcza interaktywnej strategii roboczej dla technik wzbogacania próbek na chipach w celu analizy śladowych jonów metali. Opracowane chipy zatrzymują jony metali wyłącznie dzięki siłom elektrostatycznym dipoli.Główne czynności wykonywane ogólnie na chipach to szybkie procedury instruktażowe. Są to m.in. kondycjonowanie w celu aktywacji fazy stacjonarnej oraz regeneracja w celu zapobiegania degradacji struktury medium. Procedurę zaprezentują Yu-Chen Chuang i Pei-Chun Chao, doktoranci z laboratorium dr. Soona.Aby rozpocząć, należy użyć programu CAD do narysowania wzoru sieci chipa, jak pokazano tutaj. Skup wiązkę lasera, a następnie zamocuj arkusz PMMA o grubości 2 mm na stole roboczym systemu mikrobobróbki laserowej. Wybierz opcję drukowania w oprogramowaniu CAD, a następnie za pomocą panelu sterowania systemu mikrobobróbki ustaw moc na 45% lub 4,5 W, prędkość na 13% lub 99,06 mm/s oraz tryb pióra na VECT.Obrób płytę PMMA za pomocą systemu laserowej mikrobobróbki zgodnie z protokołem producenta. Tutaj przedstawiono przekrój poprzeczny urządzenia względem płyty. Następnie wywierć w ukształtowanej płycie trzy otwory o średnicy 1/16 cala, które będą służyć jako dostęp dla wlotu próbki, wlotu buforu oraz wlotu LU w dolnej płycie.Następnie wywierć jeden otwór na wylot konfluencyjny w płycie przykrywiej. Zanurz obrobione płyty w jednym litrze 0,1% SDS i poddaj części działaniu drgań ultradźwiękowych za pomocą oscylatora przez dziesięć minut. Następnie zastąp roztwór SDS wodą dejonizowaną.Mieszaj za pomocą oscylatora ultradźwiękowego przez dziesięć minut. Zastąp pozostałą wodę dejonizowaną jednym litrem świeżej wody dejonizowanej, a następnie zanurz obrobione płytki i poddaj działaniu ultradźwięków przez dziesięć minut po raz trzeci. Następnie osusz każdą z oczyszczonych płytek, używając delikatnego strumienia azotu przez dwie minuty.Po wyschnięciu wyrównać obie obrobione płytki gołym okiem, a następnie umieścić je pod naciskiem pomiędzy dwiema szklanymi płytami, używając żabek biurowych. Ze względu na modyfikację kanału w chipie poprzez reakcję fotosyntezy w kolejnej sesji, z podłożem należy obchodzić się z najwyższą ostrożnością, aby zapobiec uszkodzeniom powierzchni. Mogłoby to utrudnić proces w przypadku naświetlania promieniowaniem.Następnie połącz obie płytki pod naciskiem w temperaturze 105 °C przez 30 minut. Po tym czasie schłodź tak przygotowany zestaw do temperatury otoczenia i zdejmij żabki oraz szklane płytki. W otwory dostępowe wprowadź rurki z polieteroeteroketonu o średnicy zewnętrznej 1/16 cala.Następnie należy odpowiednio wymieszać dwa składniki kleju epoksydowego i zabezpieczyć przewody za pomocą tego dwuskładnikowego kleju epoksydowego. Pozostawić żywicę epoksydową do utwardzenia w temperaturze otoczenia przez dwanaście godzin. Przeciągnąć rurkę przez pompę perystaltyczną do roztworu nasyconego wodorotlenku sodu.Doprowadzać roztwór wodorotlenku sodu do kanału z szybkością przepływu 100 µL na minutę przez 12 godzin. Usunąć pozostały roztwór wodorotlenku sodu, a następnie wypłukać wnętrze kanału wodą dejonizowaną. Następnie usunąć pozostałą wodę dejonizowaną i wprowadzić 0,5 roztwór kwasu azotowego do mikrochipa.Usunąć pozostały roztwór kwasu azotowego, a następnie przygotować system do wprowadzenia 50% roztworu akrylamidu do mikrochipa w ciemności. Przeprowadzać roztwór akrylamidu przez mikrochip z szybkością przepływu 100 µL/min przez osiem godzin. Następnie usunąć pozostały roztwór akrylamidu i wypłukać wnętrze kanału wodą dejonizowaną.Po zakończeniu płukania przepompuj powietrze przez mikrochip, aby usunąć pozostałą wodę dejonizowaną, a następnie przykryj mikrochip zbudowaną wewnętrznie maską fotograficzną, która umożliwia naświetlenie wybranego obszaru kanału ekstrakcyjnego. Następnie pobierz wkład do ekstrakcji do fazy stałej służący do usuwania inhibitorów i za pomocą pompy przepłucz wkład co najmniej trzema objętościami wkładu etanolu. Następnie przepłucz wkład trzema objętościami wkładu dichloroetenu w stosunku 1:1.Ponieważ 1:1 dichloroeten staje się niestabilny po usunięciu inhibitora. Ekstrakcję do fazy stałej z użyciem fazy zawierającej chlor należy przeprowadzić jak najszybciej. Następnie przepuść 1 mL 1:1 dichloroetenu przez przygotowany kartridż, a następnie zbierz frakcję do probówki pomiarowej o pojemności 20 mL owiniętej folią aluminiową.Następnie przenieś 491 µL próbki dichloroetenu w stosunku 1:1 do roztworu zawierającego 12 mg AIBN, 3,18 mL etanolu i 1,65 mL heksanów w szklanej butelce o pojemności 100 mL. Za pomocą strzykawki wstrzyknij do kanału chipa około 200 µL roztworu do formowania SPE zawierającego chlor. Następnie naświetlaj mikrochip promieniowaniem ultrafioletowym o maksymalnej długości fali emisji 365 nm przez 10 minut.Wymień pozostały roztwór, wstrzykując do kanału 200 µL świeżego roztworu do tworzenia SPE zawierającego chlor, a następnie ponownie naświetl mikrochip promieniami UV przez 10 minut. Powtórz ten proces łącznie 18 razy. Na koniec użyj pompy perystaltycznej, aby wypłukać wnętrze kanału etanolem przy szybkości przepływu 100 µL/min przez 30 minut.Po zakończeniu płukania przepompuj powietrze przez mikrochip, aby usunąć pozostały etanol. Po usunięciu resztek roztworu za pomocą pompy perystaltycznej, wykonany mikrochip należy przechowywać w woreczku strunowym do późniejszego użycia. W trakcie etapowego wzrostu pomiary kąta zwilżania były wykorzystywane do monitorowania zmian powierzchni.Zmiany kąta zwilżania jednoznacznie wskazały na wystąpienie modyfikacji powierzchni podczas procedur modyfikacyjnych. Dla produktu końcowego zmierzono kąt zwilżania wynoszący 80,3 stopnia. Obecność grup węglowo-chlorowych na zmodyfikowanym PMMA została potwierdzona za pomocą analizy spektrometrii mas z plazmą indukowaną laserowo.W porównaniu z wynikami uzyskanymi poprzez ablację natywnego PMMA, zgodnie z oczekiwaniami zaobserwowano wyraźne sygnały chloru podczas ablacji PMMA zmodyfikowanego grupami węglowo-chlorowymi. W celu dalszej walidacji przyłączenia grup węglowo-chlorowych do PMMA zebrano widma Ramana. Potwierdzając pomyślne przyłączenie, w widmie zmodyfikowanego PMMA zaobserwowano dwa charakterystyczne piki związane z asymetrycznym drganiem rozciągającym wiązania węgiel-chlor przy 682 cm⁻¹ oraz 718 cm⁻¹.W niniejszej pracy zmierzono dipolowe oddziaływania elektrostatyczne, istotne dla ekstrakcji na chipie w analizach śladowych ilości metali, wykorzystując strukturę w pobliżu krawędzi absorpcyjnej promieniowania rentgenowskiego (XANES). Wykazano, że zmodyfikowana powierzchnia wykazuje silne oddziaływania z manganem 2+. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś posiadać dobrą wiedzę na temat sposobów wytwarzania mikrochipu do SPE wspomaganej dipolem. Technika ta utorowała drogę badaczom w dziedzinie nauk o środowisku do określania obecności jonów metali powodujących poważne zanieczyszczenia oraz analizy komponentów toksykologicznych w wodach naturalnych.Po opanowaniu ta technika może zostać zastosowana w zarządzaniu środowiskiem i zapobieganiu zanieczyszczeniom.

fabrication-dipole-assisted-solid-phase-extraction-microchip-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

W niniejszym materiale demonstrujemy sposób wytwarzania termoplastycznych chipów mikrofluidycznych z wykorzystaniem tłoczenia na gorąco i zgrzewania termicznego. Następnie pokazujemy, jak wykorzystać in situ szczepienie powierzchni sterowane światłem oraz polimeryzację przez zgrzany chip w celu utworzenia kompozytowych kolumn fazy stałej.

Wytwarzanie termoplastycznych kanałów mikroprzepływowych

W tym artykule prezentujemy mikroprzepływowy chip do analizy pojedynczych komórek. Umożliwia ilościowe oznaczanie wewnątrzkomórkowych białek, enzymów, kofaktorów i drugich przekaźników za pomocą testów fluorescencyjnych lub testów immunologicznych.

Mikroprzepływowy chip do wszechstronnej analizy chemicznej pojedynczych komórek

Prezentujemy mikroprzepływowy biochip elektrochemiczny do wykrywania hybrydyzacji DNA. Po funkcjonalizacji sondy ssDNA bada się swoistość, czułość i granicę wykrywalności za pomocą komplementarnych i niekomplementarnych celów ssDNA. Wyniki ilustrują wpływ zdarzeń hybrydyzacji DNA na układ elektrochemiczny, przy granicy wykrywalności wynoszącej 3,8 nM.

Mikroprzepływowy biochip elektrochemiczny do bezznacznikowej analizy hybrydyzacji DNA

Prezentujemy dyskretny system wprowadzania próbek kropel do spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICPMS). Opiera się na tanim i jednorazowym chipie mikroprzepływowym, który generuje wysoce monodyspersyjne kropelki w zakresie wielkości 40−60 μm przy częstotliwościach od 90 do 7 000 Hz.

Układ mikroprzepływowy do próbki ICPMS Wprowadzenie

Ze względu na znaczenie i szerokie zastosowanie palladu, złota i kobaltu w sprzęcie high-tech, ich odzysk i recykling stanowią ważne wyzwanie przemysłowe. Opisany w niniejszym dokumencie system odzysku metali jest prostym, tanim sposobem na skuteczne wykrywanie, usuwanie i odzysk tych metali z kopalni miejskiej.

Wykrywanie i odzyskiwanie palladu, złota i metali kobaltowych z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników/adsorbentów oznaczonych nanoskalowymi porami w kształcie koła wagonowego

Ten protokół opisuje architekturę systemu do wykonywania automatycznych separacji cząstek o małej objętości (0,15–1,5 ml) za pomocą urządzenia mikroprzepływowego i omawia metody optymalizacji wydajności i działania urządzenia akustycznego.

Platforma mikroprzepływowa do precyzyjnego przetwarzania próbek o małej objętości i jej wykorzystanie do wymiarowania oddzielnych cząstek biologicznych za pomocą mikrourządzenia akustycznego

Przedstawiono protokół ekstrakcji i wstępnego zatężania estradiolu z próbek wody za pomocą zautomatyzowanego i zminiaturyzowanego systemu.

Prosta metoda automatycznej ekstrakcji próbek wody do fazy stałej do analizy immunologicznej małych zanieczyszczeń

Przedstawiono szybki protokół trawienia proteolitycznego za pomocą własnego mikroreaktora tryptycznego sprzężonego ze spektrometrem masowym z jonizacją elektrorozpylania (ESI). Opisano sposób wytwarzania mikroreaktora, układ doświadczalny i proces pozyskiwania danych.

Szybkie przetwarzanie enzymatyczne białek w celu wykrywania stwardnienia rozsianego za pomocą mikroreaktora przepływowego

Wymagana jest szczególna ostrożność przy użyciu "czystych technik" do prawidłowego pobierania i przetwarzania próbek wody do badań metali śladowych w środowisku wodnym. Przedstawiono protokół pobierania próbek, przetwarzania i procedur analitycznych w celu uzyskania wiarygodnych danych i wyników z monitoringu środowiskowego o wysokiej czułości dla szczegółowych badań metali śladowych.

Czyste pobieranie próbek i analiza wód rzecznych i ujść rzek do badań metali śladowych

Prezentujemy platformę mikroprzepływową ze zintegrowaną siecią elektrod powierzchniowych, która łączy rezystancyjne wykrywanie impulsów (RPS) z wielokrotnym dostępem z podziałem kodu (CDMA), do wielokrotnego wykrywania i wymiarowania cząstek w wielu kanałach mikroprzepływowych.

Platforma mikroprzepływowa z multipleksowaną detekcją elektroniczną do przestrzennego śledzenia cząstek

Prezentujemy test do łatwej kwantyfikacji metali wprowadzonych do próbek przygotowanych za pomocą chromatografii powinowactwa do metali unieruchomionych. Metoda wykorzystuje błękit hydroksynaftolowy jako kolorymetryczny wskaźnik metalu i spektrofotometr UV-Vis jako detektor.

Kwantyfikacja wymywania metali w chromatografii powinowactwa do unieruchomionych metali

Poznaj metodę wytwarzania mikrochipu do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganej dipolem do analizy metali śladowych w próbkach wody. Technika ta zwiększa czułość detekcji jonów metali w badaniach środowiskowych.

Wytwarzanie mikrochipa do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganego dipolem do analizy metali śladowych w próbkach wody

Przeglądaj więcej filmów