Слияние концентрации ионов поляризация между Сочетавший ионообменные мембраны для блокирования распространения радиоволн в поляризационных зоны

Общая цель этого эксперимента заключается в предварительной концентрации биоагентов путем ограничения зоны поляризации концентрации ионов между двумя идентичными ионообменными мембранами. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в этой области, например, как обнаружить биомолекулу с низким содержанием, когда ее концентрация меньше предела обнаружения датчика. Основное преимущество этого метода заключается в том, что мы можем генерировать зону ICP и предварительно концентрированный биоагент в очень специфическом столкновении независимо от условий эксплуатации.

Чтобы начать эту процедуру, используйте обычную фотолитографию или глубокое реактивное ионное травление для изготовления силиконовых мастеров для микроканальных и катион-селективных мембранных форм на основе полидиметилсилоксана. Поместите силиконовые мастера в вакуумный эксикатор с примерно 30 микролитрами трихлорсилана. Закройте эксикатор и посолите силиконовые мастера в течение 30 минут.

Затем смешайте основу из силиконового эластомера и отвердитель в соотношении 10 к одному по весу, чтобы получить неотвержденный PDMS. Дегазируйте смесь под вакуумом в течение 30 минут. Затем вылейте дегазированный неотвержденный PDMS на кремниевые мастер-системы.

Удалите пузырьки из PDMS с помощью ручной воздуходувки, а затем отверждите формы PDMS при температуре 80 градусов Цельсия в течение двух часов. Отделите отвержденные компоненты PDMS от кремниевых мастеров. С помощью ножа сформируйте из каждого компонента прямоугольник.

Затем вырежьте две линии в катион-селективной мембранной форме от края формы до предварительно изготовленных микроканалов. Используйте двухмиллиметровый биопсийный перфоратор, чтобы пробить отверстие в конце каждого L-образного канала. Очистите предметное стекло на поверхности микромашины формы с катиониевой мембраной с помощью акриловой клейкой ленты и воздуходувки.

Поместите чистую поверхность формы на предметное стекло, чтобы обратимо прикрепить форму к предметному стеклу. Поместите 10 микролитров катионитной смолы на предметное стекло в соприкосновении с концами Г-образных каналов. Поместите наконечник шприца на отверстия микроканалов и осторожно вытяните поршень, чтобы втянуть смолу в каналы.

В течение одной минуты после заполнения каналов для смолы осторожно отсоедините форму, не касаясь узорчатой смолы на предметном стекле. Нагрейте предметное стекло при температуре 95 градусов Цельсия в течение пяти минут, чтобы растворитель испарился из смолы. С помощью бритвенного лезвия удалите ненужные участки катионита смолы со стекла для формирования L-образных катион-селективных мембран.

Затем с помощью биопсийного перфоратора проколе пробито 2,0 миллиметрового резервуара на каждом конце предварительно изготовленного микроканала в микроканальном компоненте PDMS. Затем пробейте еще два отверстия в PDMS, соответствующие торцам L-образных мембран. Обработайте микроканальный компонент PDMS и мембранную подложку кислородной плазмой в течение 40 секунд при мощности 100 Вт и 50 Поместите обработанную поверхность подложки на обработанную поверхность микроканала PDMS, следя за тем, чтобы катион-селективные мембраны пересекали микроканал и находились на одной линии с отверстиями в PDMS.

При необходимости приложите мягкое давление, чтобы приклеить компонент PDMS к подложке и завершить сборку устройства. Для начала эксперимента необходимо получить несколько тестовых ионных растворов с различными концентрациями и pH. Приготовьте буферный раствор из одного молярного хлорида калия или хлорида натрия.

Добавляйте небольшое количество отрицательно заряженного флуоресцентного красителя в каждый испытуемый раствор, следя за тем, чтобы концентрация красителя была достаточно низкой, чтобы его вклад в раствор электрического тока был незначительным. Загрузите первый тестовый раствор в один резервуар микроканала. Втяните раствор в микроканал, подав мягкое отрицательное давление на другой микроканальный резервуар.

Поместите крупную каплю тестового раствора на оба микроканальных резервуара, чтобы устранить любой градиент давления в канале. Затем заполнение катионоселективных мембранных резервуаров выбранным буферным раствором для компенсации эффекта ВСП. Загрузите микросхему ICP на инвертированный эпифлуоресцентный микроскоп, оснащенный камерой устройства с зарядовой связью.

Подсоедините анод к левому мембранному резервуару и катод к правому мембранному резервуару. Подключите электроды к источнику-измерителю. С помощью источника-измерителя подайте напряжение на устройство и измерьте отклик по току.

Получение флуоресцентных изображений микросхемы во время подачи напряжения. После эксперимента проанализируйте интенсивность флуоресценции с помощью соответствующего программного обеспечения для визуализации. С помощью этого метода был изготовлен микрофлюидный предконцентратор и исследованы временные характеристики текущего напряжения в профилях интенсивности флуоресценции, соответствующих различным тестовым решениям.

Как и в обычных одномембранных предварительных концентраторах, наблюдались три различных режима напряжения. В омическом и предельном режимах линейный градиент концентраций развивался на катион-селективных мембранах и сливался примерно через секунду. В отличие от одиночных мембранных предконцентраторов, в режиме сверхограничения зоны ИСП сливаются менее чем за секунду с шоком истощения, наблюдаемым с помощью флуоресцентной визуализации.

Соответствующее падение проводимости отразилось на текущей временной характеристике. Затем текущее время восстановилось. Это наблюдалось при нескольких напряжениях в сверхограничивающем режиме.

Восстановление тока было связано с соединительным транспортом зонами ICP, объединенными между катион-селективными мембранами, которые изолируют пробки предварительной концентрации на протяжении всего приложения напряжения. Такое восстановление тока не наблюдалось в обычных предконцентраторах ИСП, поскольку зона истощения и пробка предварительной концентрации свободно распространяются вдоль микроканала. В то время как повышенная ионная сила, кислотность и основность снижали относительную интенсивность пробок предварительного концентрирования в пространственно-временном предконцентраторе, пробки все еще оставались ограниченными.

Дополнительные тесты, приближающиеся к предварительному концентрированию, показали, что более широкие катионообменные мембраны в более узком канале могут способствовать предварительному концентрированию ИСП в этих неблагоприятных условиях. После освоения этой техники ее можно выполнить за 30 минут, если она выполнена правильно. После своего развития этот метод проложил путь исследователям в области электрокинетики к изучению приложений в микрофлюидных системах.

После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее понимание того, как интегрировать ионообменные материалы между микрофлюидными системами и как использовать эту платформу для предварительного концентрирования биоагентов.