Microfluidic की Picoinjection धातु इलेक्ट्रोड के बिना गिरता

Summary

हम धातु इलेक्ट्रोड की आवश्यकता नहीं है कि microfluidic बूँदें picoinjecting के लिए एक तकनीक विकसित की है. जैसे, हमारी तकनीक को शामिल उपकरणों बनाना और उपयोग करने के लिए सरल कर रहे हैं.

Abstract

Microfluidic बूंदों में अभिकर्मकों picoinjecting के लिए मौजूदा तरीकों microfluidic चिप में एकीकृत धातु इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होती है. इन इलेक्ट्रोड का एकीकरण उपकरण निर्माण की प्रक्रिया को बोझिल और त्रुटि प्रवण कदम कहते हैं. हम picoinjection दौरान धातु इलेक्ट्रोड के लिए आवश्यकताओं अनावश्यक है कि एक तकनीक विकसित की है. सबसे जैविक अभिकर्मकों भंग इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं और प्रवाहकीय हैं क्योंकि इसके बजाय, यह एक इलेक्ट्रोड के रूप में इंजेक्शन द्रव ही उपयोग करता है. इलेक्ट्रोड को नष्ट करने से, हम निर्माण उपकरण समय और जटिलता को कम करने, और उपकरणों को और अधिक मजबूत बनाने के. इसके अलावा, हमारे दृष्टिकोण के साथ, इंजेक्शन मात्रा picoinjection समाधान को लागू वोल्टेज पर निर्भर करता है; यह हमें तेजी से लागू वोल्टेज modulating द्वारा इंजेक्शन मात्रा को समायोजित करने की अनुमति देता है. हम अपनी तकनीक बफ़र्स, एंजाइमों, और न्यूक्लिक एसिड सहित आम जैविक यौगिकों, शामिल अभिकर्मकों के साथ संगत है कि प्रदर्शित करता है.

Introduction

छोटी बूंद आधारित microfluidics में, माइक्रोन पैमाने जलीय बूंदों जैविक प्रतिक्रियाओं के लिए "टेस्ट ट्यूब 'के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं. छोटे बूंदों में प्रतिक्रियाओं के प्रदर्शन को लाभ प्रत्येक बूंद अभिकर्मक के कुछ ही पी एल का उपयोग करता है और, microfluidics साथ, बूंदों का गठन किया जा सकता है और किलोहर्ट्ज दरें ¹ पर कार्रवाई की है. संयुक्त, इन गुणों व्यक्ति की कोशिकाओं, न्यूक्लिक एसिड अणुओं, या कुल सामग्री के μl के साथ मिनट के एक मामले में प्रदर्शन किया जा यौगिकों के साथ प्रतिक्रियाओं के लाखों अनुमति देते हैं.

इस तरह के अनुप्रयोगों के लिए ड्रॉप का उपयोग करने के लिए, तकनीक बूंदों को अभिकर्मकों की नियंत्रित मात्रा में जोड़ने के लिए आवश्यक हैं; इस तरह के आपरेशनों टेस्ट ट्यूब में pipetting के अनुरूप हैं. अभिकर्मक की एक बूंद एक बिजली के क्षेत्र लागू करने से लक्ष्य गिरावट के साथ विलय कर दिया है जिसमें यह पूरा करने के लिए एक विधि, electrocoalescence है. बिजली के क्षेत्र बूंदों के इंटरफेस पर surfactant अणुओं की व्यवस्था बाधित, इंडस्ट्रीज़एक पतली फिल्म अस्थिरता ucing और ² अन्यथा स्थिर रहे हैं कि emulsions में संघीकरण ट्रिगर. विद्युत प्रेरित विलय भी picoinjector, वे एक दबाव चैनल ³ पिछले प्रवाह बूंदों के रूप में अभिकर्मकों injects कि एक उपकरण के डिजाइन में शोषण किया जाता है. बिजली के क्षेत्र लागू करने के लिए, picoinjector उपकरणों धातु इलेक्ट्रोड का उपयोग, लेकिन तरल मिलाप तारों आसानी चैनल में हवाई बुलबुले या धूल और अन्य मलबे से समझौता कर रहे हैं के रूप में microfluidic चिप्स में धातु इलेक्ट्रोड का एकीकरण अक्सर एक जटिल और त्रुटि प्रवण प्रक्रिया है , साथ ही तनाव से भंग या युक्ति सेटअप के दौरान झुकने.

यहाँ हम निर्माण सरल और अधिक मजबूत बनाने, धातु इलेक्ट्रोड के उपयोग के बिना picoinjection प्रदर्शन करने के लिए एक तरीका मौजूद है. सबसे जैविक अभिकर्मकों भंग इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं और प्रवाहकीय हैं क्योंकि picoinjection ट्रिगर करने के लिए, हम इसके बजाय, एक इलेक्ट्रोड के रूप में इंजेक्शन द्रव ही उपयोग करें. हम भी एक "फैराडे Moa जोड़एक सार्वभौमिक जमीन (चित्रा 1) के रूप में डिवाइस और अधिनियम के संवेदनशील क्षेत्रों को ढाल टी ". खाई विद्युत, एक जमीन उपलब्ध कराने अनायास ही छोटी बूंद विलय को रोकने के द्वारा picoinjection साइट के अपस्ट्रीम बूंदों आइसोलेट्स. हमारी तकनीक का एक अतिरिक्त लाभ यह है कि बूंदों में इंजेक्शन मात्रा इसे लागू संकेत ट्यूनिंग द्वारा समायोजित करने की अनुमति देता है, लागू वोल्टेज की भयावहता पर निर्भर करता है.

हम नरम photolithographic तकनीक ^4,5 का उपयोग पाली (dimethylsiloxane) में हमारे उपकरणों (PDMS) बनाना. हमारा दृष्टिकोण रेजिन, प्लास्टिक, और epoxies की तरह, अन्य सामग्री में गढ़े उपकरणों के साथ संगत है. चैनल हाइट्स और बूंदों व्यास में 50 माइक्रोन (65 पी एल) के साथ काम करने के लिए उपयोगी हैं जो 30 माइक्रोन की चौड़ाई, है. हम तरीकों descr के समान 0.50 मिमी बायोप्सी घूंसे, साथ उपकरण निर्माण के दौरान बनाया बंदरगाहों में डाला polyethelene ट्यूबिंग (0.3/1.09 मिमी आंतरिक / बाहरी व्यास) के माध्यम से अभिकर्मकों परिचयibed पहले ^5. इंजेक्शन तरल पदार्थ का सही मेकअप विशिष्ट आवेदन पर निर्भर करता है. तरल पदार्थ की जरूरत ही picoinjector को प्रेषित किया जा बिजली के संकेत के लिए पर्याप्त चालकता उपज के लिए पर्याप्त उच्च सांद्रता में भंग इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं. बेंच परीक्षण में, हम यह मान और तरल पदार्थ conductivities विशिष्ट डिवाइस आयाम और लागू वोल्टेज की भयावहता पर निर्भर हालांकि 10 मिमी से अधिक आयनिक सांद्रता, ⁶ पर्याप्त होना चाहिए कि मिल गया है.

Protocol

1. प्रायोगिक आधार पर डिजाइन डिवाइस आयाम और टोपोलॉजी कम्प्यूटर एडेड डिजाइन (सीएडी) सॉफ्टवेयर का प्रयोग की जरूरत है

नोट: गोलाकार बूंदों की तुलना में छोटे चयन पायस चैनल व्यास. यह एक बेलनाकार या "सॉसेज" आकार में बूंदों बलों और अधिक प्रभावी picoinjection के लिए अनुमति देता है. हमारे प्रयोजनों के लिए, हम व्यास में 50 माइक्रोन थे कि बूंदों के लिए 30 x 30 माइक्रोन चैनल बनाया गया.

1. मॉडल picoinjection साइट (ओं) वे अनावश्यक हैं के रूप में धातु इलेक्ट्रोड के लिए चैनलों, हटा रहे हैं कि अपवाद के साथ Abate एट अल. ³ द्वारा वर्णित उन के बाद.
2. फैराडे खाई picoinjection साइट (एस) और वे बिजली के क्षेत्र से बूंदों ढाल ऐसा है कि नदी के ऊपर पायस के बीच चलने वाले (चित्रा 1) के रूप में सेवा करने के लिए चैनल जोड़ें.
   नोट: यह अनायास ही विलय से बचाता है.

शीतल Photolith का प्रयोग 2. निर्माण उपकरणोंographic तकनीक

1. मौजूदा व्यावसायिक सेवाओं का उपयोग सीएडी फ़ाइल पर आधारित एक पारदर्शिता फोटोलिथोग्राफी मुखौटा उत्पन्न.
2. पहले ⁴ वर्णित के रूप में photomask के साथ एक डिवाइस मास्टर निर्माण करने के लिए सिलिकॉन वेफर्स पर photoresist का इलाज.
3. PDMS एक 5 सेमी polystyrene पेट्री डिश में निहित डिवाइस मास्टर पर इलाज एजेंट (11:01 अनुपात) के साथ मिश्रित डालो.
4. किसी भी हवाई बुलबुले को दूर करने के लिए लगभग 15 मिनट के लिए एक निर्वात desiccator में PDMS के साथ मास्टर रखें.
5. 1 घंटे के लिए एक 95 डिग्री सेल्सियस ओवन में डाल द्वारा PDMS डिवाइस इलाज. वैकल्पिक रूप से, PDMS 24 घंटे के बाद आरटी पर ठीक हो जाएगा.
6. एक सर्जिकल ब्लेड के साथ परिधि के आसपास काटने और ध्यान से मास्टर से युक्ति छीलने से डिवाइस निकालें.
7. इनलेट पंच और एक 0.5 मिमी बायोप्सी पंच का उपयोग PDMS में छेद दुकान.
8. एक प्लाज्मा bonder ⁴ का उपयोग कर एक गिलास खुर्दबीन स्लाइड के लिए डिवाइस बंधन.

3. एक हवा का दबाव तैयार करेंतरल पदार्थ युक्त एक जलाशय पर दबाव डालने के लिए नियंत्रण पम्प

1. 2.7 मिमी भीतरी व्यास पॉलीथीन टयूबिंग की लंबाई के माध्यम से पंप उत्पादन इस तरह के दबाव हवा बाहर निकल जाता है कि संशोधित करें.
2. यह ऐसी ट्यूबिंग luer ताला के पीछे पर निपल से अधिक लुमेन फिटिंग द्वारा एक luer ताला सिरिंज नोक पर समाप्त हो जाता है कि निर्माण.
3. Luer ताला धागे और epoxy के साथ ट्यूबिंग के बीच की जगह भरने के द्वारा सील.
4. एक 27.5 जी सुई संलग्न.

4. Biocompatible Surfactant ⁷ भंग जलीय की एक Monodisperse पायस 2% (भार / भार) के साथ एक आभ्यांतरिक Fluorinated वाहक तेल में निलंबित (पानी में तेल) बूंदों की तैयारी

इन बूंदों में निहित विशिष्ट अभिकर्मकों आवेदन पर निर्भर

1. Reinjection के लिए तैयार करने में, एक 27.5 जी सुई के साथ एक 1 मिलीलीटर सिरिंज में पायस लोड.
2. एक सिरिंज पंप में सिरिंज सुरक्षित और (सुई ऊपर की ओर) खड़ी पंप पूरबी.
   नोटइस उन्मुखीकरण बूंदों वाहक तेल के ऊपर एक परत में पैक करने के लिए कारण बनता है. पंप शुरू कर दिया जाता है, बूंदों के तहत उन्हें तेल की परत द्वारा उच्च मात्रा अंश में सिरिंज से बाहर धक्का दे दिया जाएगा.

5. Microfluidic चिप का परिचय के लिए अभिकर्मकों तैयार करें

1. एक बायोप्सी पंच, सुई, या ड्रिल का उपयोग कर एक 15 मिलीलीटर अपकेंद्रित्र ट्यूब (एक पेंच टोपी के साथ किसी भी कंटेनर पर्याप्त होगा) की टोपी में तीन 0.5 मिमी छेद पंच.
2. वे ट्यूब के नीचे पहुंच इतनी है कि छेद में से दो के माध्यम से एक 0.5 मिमी व्यास तार इलेक्ट्रोड और पीई -2 टयूबिंग की एक ~ 20 सेमी लंबाई डालें.
3. शेष छेद में, यह तरल पदार्थ के स्तर से ऊपर आराम करेंगे कि इस तरह के पीई टयूबिंग की एक ~ 20 सेमी लंबाई की एक ~ 2.5 सेमी धागा.
4. यूवी ठीक epoxy के साथ टोपी के शीर्ष पर किसी भी अंतराल सील.
5. टोपी पर picoinjection तरल पदार्थ और पेंच के साथ ट्यूब भरें.
6. सम्मिलित द्वारा टयूबिंग की लंबाई कम करने के लिए हवा के दबाव नियंत्रण पंप से उत्पादन में कनेक्टलुमेन में सुई आईएनजी. सुई snugly फिट होना चाहिए.
7. फैराडे खाई के रूप में सेवा करने के लिए 1 एम NaCl के साथ एक 1 मिलीलीटर सिरिंज भरें.
8. एक 27.5 जी सुई कनेक्ट और एक सिरिंज पंप में सिरिंज सुरक्षित.
9. , कैरियर / स्पेसर तेल के साथ एक और 1 मिलीलीटर सिरिंज भरें एक 27.5 जी सुई कनेक्ट, और एक सिरिंज पंप में यह सुरक्षित.

6. Picoinjection के लिए microfluidic डिवाइस तैयार करें

1. Microfluidic चिप पर picoinjection तरल पदार्थ का प्रवेश पोर्ट के लिए इंजेक्शन द्रव कंटेनर से उत्पादन ट्यूबिंग (लंबे समय तक लंबाई) कनेक्ट.
2. पीई टयूबिंग की लंबाई के साथ microfluidic चिप पर फैराडे खाई लिए इनलेट पोर्ट से 1 एम NaCl युक्त सिरिंज से कनेक्ट करें.
3. पीई टयूबिंग की लंबाई के साथ microfluidic चिप के प्रवेश बंदरगाह के लिए वाहक तेल युक्त सिरिंज से कनेक्ट करें.
4. Microfluidic चिप पर पायस आउटलेट बंदरगाह में पीई टयूबिंग डालें. ट्यूबिंग एक पायस संग्रह पोत में समाप्त, और न ही चाहिएमैली एक 1.5 मिलीलीटर अपकेंद्रित्र ट्यूब.
5. Microfluidic चिप पर फैराडे खाई के लिए आउटलेट बंदरगाह में पीई टयूबिंग डालें. ट्यूबिंग एक गैर का आयोजन और एक शॉर्ट सर्किट रोकने के लिए विद्युत पृथक कंटेनर में समाप्त होना चाहिए.
6. Picoinjection तरल पदार्थ में डूबे हुए धातु इलेक्ट्रोड के लिए मगरमच्छ क्लिप के माध्यम से उच्च वोल्टेज (एचवी) एम्पलीफायर के उत्पादन में कनेक्ट.
7. 1 एम NaCl युक्त सिरिंज सुई की धातु को मगरमच्छ क्लिप के माध्यम से एचवी एम्पलीफायर की जमीन इलेक्ट्रोड कनेक्ट करें.

Microfluidic चिप में 7. दिखे अभिकर्मकों

1. 100 की दर से डिवाइस के लिए 1 एम NaCl (फैराडे खाई) परिचय μl / घंटा.
2. डिवाइस आयाम के लिए उपयुक्त दरों पर छोटी बूंद पायस और वाहक तेल का परिचय. हमारे डेमो डिवाइस के लिए, हम क्रमशः बूँदें और तेल 200 पर और 400 μl / घंटा, परिचय. प्रवाह दर बूंदों अलग कर नियमित अंतराल पर picoinjector पारित करने के लिए अनुमति चाहिएवाहक तेल के अंतराल से.
3. Picoinjection छिद्र पर द्रव दबाव छोटी बूंद चैनल के साथ यांत्रिक संतुलन में है कि इस तरह के picoinjection तरल पदार्थ को लागू दबाव को समायोजित करें.
   नोट: इस दबाव (लाप्लास दबाव) में, इंजेक्शन द्रव बंद नवोदित और चित्रा (2) अपनी खुद की बूंदों के गठन के बिना छोटी बूंद चैनल में उभार चाहिए. ऊपर वर्णित इन प्रवाह दरों पर, हम इंजेक्शन स्थल पर संतुलन प्राप्त करने के लिए इंजेक्शन तरल पदार्थ के लिए 13 साई ~ का दबाव डालते हैं.

8. Picoinjection शुरू करो

1. बूंदों इंजेक्शन छिद्र गुजरती हैं, लागू एक 0-10 वी, 10 khz, एसी संकेत एचवी एम्पलीफायर द्वारा 1000 x (चित्रा 3) परिलक्षित.
2. लागू वोल्टेज के आयाम बदलकर इंजेक्शन मात्रा व्यवस्थित करना.
   नोट: उच्च voltages बूंदों के लिए पेश होने के लिए और अधिक तरल पदार्थ के लिए अनुमति चाहिए. हमारे परीक्षण में, हम voltages में स्थिर और लगातार इंजेक्शन का पालन होबीच 100 और 3000 वी 10-500 मिमी (चित्रा 4) से लेकर NaCl के इंजेक्शन समाधान का उपयोग कर.

Representative Results

सूक्ष्म चित्र picoinjection तरल पदार्थ का विद्युतीकरण इंजेक्शन (चित्रा 2) को गति प्रदान करने के लिए पर्याप्त है कि picoinjection साइट शो में ले लिया. इंजेक्शन की मात्रा उच्च इंजेक्शन मात्रा के लिए अनुमति देने के उच्च voltages के साथ, लागू वोल्टेज के आयाम modulating द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है. हम (चित्रा 3) में इंजेक्शन तरल पदार्थ के तीन प्रतिनिधि molarities के लिए लागू वोल्टेज की भयावहता बनाम इंजेक्शन मात्रा साजिश है. गति हमारे विधि का प्रदर्शन करने के लिए, हम चुनिंदा उपस्थिति या एक फ्लोरोसेंट डाई (1 मूवी) की अनुपस्थिति के आधार पर इंजेक्शन साइट गुजर बूंदों इंजेक्शन. 10 kHz के रूप में के रूप में उच्च दर संभव हो रहे हैं, हालांकि गिरता छोटी बूंद का पता लगाने तंत्र ³ की क्षमताओं पर निर्भर करता है,, 200 हर्ट्ज पर लगानेवाला गुजरती हैं.

हम इस तथ्य को लागू वोल्टेज पर इंजेक्शन की मात्रा की निर्भरता विशेषता है कि बूंदों दृष्टिकोण और picoinject पारितआयन छिद्र, इंजेक्शन स्थल पर उभार से छोटी बूंद इंटरफेस को अलग तेल की परत की मोटाई ⁸ घट जाती है. एक विद्युत प्रेरित पतली फिल्म अस्थिरता के लिए सीमा वोल्टेज इस परत ^9,10 की मोटाई के लिए आनुपातिक है. बूंदों picoinjector दृष्टिकोण के रूप में इसलिए, संघीकरण की पल बिजली क्षेत्र की भयावहता पर निर्भर करता है. हायर लागू voltages अब इंजेक्शन durations के कारण छोटी बूंद और इंजेक्शन तरल पदार्थ के बीच पहले एकीकरण के लिए अनुमति देते हैं. इंजेक्शन मात्रा इंजेक्शन अवधि पर निर्भर करता है, क्योंकि यह इसलिए भी लागू वोल्टेज पर निर्भर करता है.

लोअर molarity आयनिक समाधान अधिक आसानी से लागू संकेत attenuate और अधिक ध्यान केंद्रित समाधान की तुलना में इंजेक्शन स्थल पर बिजली क्षेत्र की ताकत को कम. नतीजतन, भंग आयनों के निचले molarities साथ इंजेक्शन तरल पदार्थ एक ही इंजेक्शन मात्रा में प्राप्त करने के लिए उच्च एप्लाइड वोल्टेज की आवश्यकता. इस संबंधहिप आयनिक molarities की एक श्रृंखला के लिए प्रदर्शन किया और चित्रा (4) एक 2 डी हीटमैप में voltages लागू किया जाता है.

चित्रा 1. मूल उपकरण सेटअप. बूंदों, वाहक तेल, और 1M NaCl सिरिंज पंप के माध्यम से इस उपकरण के लिए पेश कर रहे हैं. घनी पैक बूंदों मूल प्रवाह फोकस ज्यामिति का उपयोग समान रूप से स्थान दिया गया है. बूंदों picoinjection साइट गुजरती हैं, एक बिजली के क्षेत्र (लाल रंग में संकेत दिया) picoinjection द्रव कंटेनर में डाला एक इलेक्ट्रोड के लिए एक एसी संकेत लगाने से उत्पन्न होता है. बिजली के क्षेत्र गुजर बूंदों और picoinjection द्रव के बीच एकीकरण के लिए अनुमति देता है. इंजेक्शन स्थल के अपस्ट्रीम बूंदों फैराडे खाई से बिजली के क्षेत्र से परिरक्षित - ऑन में 1 एम NaCl (किसी भी उच्च molarity आयनिक समाधान पर्याप्त होना चाहिए) के एक चैनल(काले रंग में संकेत दिया) एचवी एम्पलीफायर की जमीन इलेक्ट्रोड के साथ काम करते हैं. जरूरत के रूप में डिवाइस आयाम पर पहुंचा जा सकता है; हमारे उद्देश्यों के लिए, हम व्यास में 50 माइक्रोन थे कि बूंदों के लिए 30 x 30 माइक्रोन चैनल (इंजेक्शन साइट के बस अपस्ट्रीम) बनाया गया.

चित्रा 2. Picoinjection साइट के उज्ज्वल क्षेत्र माइक्रोस्कोपी छवियों. एक बिजली के क्षेत्र (ए) के अभाव में, surfactant अणुओं इंजेक्शन स्थल पर संघीकरण रोकने के लिए और एक अलग सीमा छोटी बूंद / इंजेक्शन द्रव इंटरफेस में दिख रहा है. एक 250 वी 10 kHz एसी संकेत के आवेदन पर, सीमा गायब हो जाता है और अभिकर्मक छोटी बूंद गुजरता (बी) के रूप में इंजेक्ट किया जाता है. दृश्य के लिए, इंजेक्शन तरल पदार्थ bromophenol नीले रंग के 2 मिलीग्राम / एमएल के साथ रंग का कर दिया गया है. चित्रा फिर से प्रकाशित frओम ⁶ रसायन विज्ञान की रॉयल सोसायटी (आरएससी) की अनुमति के साथ

चित्रा 3. डाटा (बी) 50 मिमी, (ए) 100 मिमी के लिए लागू वोल्टेज और इंजेक्शन के बाद बूंदों की मात्रा अंश वृद्धि (VF) के बीच संबंध का प्रदर्शन, और (सी) 25 मिमी (NaCl) इंजेक्शन तरल पदार्थ. मजबूत बिजली क्षेत्र अधिक तत्काल तेल / पानी इंटरफेस टूटना और गुजर बूंदों का एक बड़ा लंबाई पर इंजेक्शन की अनुमति - यह बड़ा इंजेक्शन संस्करणों की ओर जाता है. भंग इलेक्ट्रोलाइट्स की उच्च molarities वृद्धि हुई इंजेक्शन मात्रा में करने के लिए अग्रणी, एक दिया वोल्टेज के लिए इंजेक्शन स्थल पर मजबूत बिजली क्षेत्र के उत्पादन, इंजेक्शन समाधान की चालकता वृद्धि हुई है. त्रुटि सलाखों के प्रत्येक बिंदु पर जांचा 1,200 बूँदें> के लिए या तो दिशा में 1 मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करते हैं. डेटा बिंदु जोड़ने लाइनों करनाकिसी भी वक्र फिट या गणना की सैद्धांतिक मॉडल का प्रतिनिधित्व नहीं. ड्रॉप खंड ⁶ में वर्णित एक प्रतिदीप्ति पहचान प्रणाली द्वारा मापा जाता है. चित्रा रसायन विज्ञान की रॉयल सोसायटी (आरएससी) की अनुमति के साथ ⁶ से फिर से प्रकाशित किया. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

.. ~ 2.6 पी एल (4% VF की एक संकल्प के साथ 36 पी एल - वोल्टेज लागू और इंजेक्शन तरल पदार्थ में भंग NaCl के molarity के एक समारोह के रूप में इंजेक्शन की मात्रा दिखा चित्रा 4 गर्मी नक्शा इंजेक्शन मात्रा 0 की रेंज में समायोजित किया जा सकता है ) लागू संकेत के 100V वेतन वृद्धि के साथ. सबसे बड़ी इंजेक्शन मात्रा में 3000 वी और 100 मिमी द्रव में प्राप्त किया गया. Increasiइस ऊपर एनजी बिजली के क्षेत्र बूँदें अनायास प्रतिकूल इंजेक्शन प्रभावकारिता और स्थिरता को प्रभावित करने, picoinjector पर फार्म के कारण, electrowetting के लिए अनुमति देता है. तीर / ticks डेटा बिंदु से संकेत मिलता है. चित्रा रसायन विज्ञान की रॉयल सोसायटी (आरएससी) की अनुमति के साथ ⁶ से पुनः प्रकाशित

मूवी 1. Picoinjector के चुनिंदा स्विचिंग का प्रदर्शन उच्च गति दृश्य. केवल आईआर 783 फ्लोरोसेंट डाई (2 मिलीग्राम / एमएल) युक्त बूँदें अभिकर्मक (500 मिमी NaCl) इंजेक्शन के साथ कर रहे हैं.

Discussion

इंजेक्शन की मात्रा और लागू वोल्टेज के बीच संबंधों को वे इंजेक्टर पास के रूप में डिवाइस आयाम, picoinjection तरल पदार्थ की युक्ति, molarity को picoinjection तरल पदार्थ ले जाने टयूबिंग की लंबाई, और बूंदों का वेग सहित कई कारकों पर निर्भर है. इस कारण से हम मात्रा / वोल्टेज संबंध वोल्टेज और molarity का काम कर पर्वतमाला के किनारों पर इंजेक्शन मात्रा में मापने के द्वारा picoinjection का प्रत्येक रन से पहले लक्षण वर्णन किया जा सलाह देते हैं. साथ ही, उच्च वोल्टेज और इंजेक्शन द्रव molarities पर हम picoinjection तरल पदार्थ नहीं रह इंजेक्शन छिद्र में संतुलन में आयोजित किया है, जिसमें एक घटना का निरीक्षण, लेकिन बजाय बंद कलियों और प्रवाह चैनल में छोटी बूंदों के रूप. जलीय चरण आंशिक रूप से हाइड्रोफोबिक चैनलों wets जिसमें हम यह छिद्र से बाहर और प्रवाह चैनल ¹¹ में क्रॉल, जिससे, electrowetting यह व्यवहार बताते हैं. इस अस्थिरता वांछित पहले होता तोइंजेक्शन मात्रा हासिल की है, वे इंजेक्टर पास के रूप में छोटी बूंद प्रवाह की दर को कम करने और इंजेक्शन अवधि बढ़ाने के लिए छोटी बूंद चैनल को सीमित करने पर विचार करें.

इसके अलावा स्पष्ट रूप से उपकरणों के निर्माण को व्यवस्थित बनाने के लिए, इस तकनीक को भी अधिक जटिल और मिश्रित प्रतिक्रिया शासनों के निष्पादन को आसान बनाने चाहिए. उदाहरण के लिए, हमारी तकनीक के साथ कई picoinjections को क्रियान्वित केवल इंजेक्शन के वांछित स्थलों पर picoinjection चैनलों को जोड़ने की आवश्यकता है. इसके विपरीत, पिछले विधियों सभी साइटों पर शामिल किया जाना picoinjection चैनलों और साथ धातु इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होती है. इसके अलावा, पिछले दृष्टिकोण इंजेक्शन दबाव या छोटी बूंद वेग अलग से अपेक्षाकृत धीरे इंजेक्शन की मात्रा को विनियमित. हमारे दृष्टिकोण के साथ, इंजेक्शन की मात्रा तेजी से (प्रकटीकरण देखें) की सूचना उच्चतम ड्रॉप दरों की तुलना में सस्ते इलेक्ट्रॉनिक रूप से समायोजित किया जा सकता है. इस विशिष्ट condi के अनुरूप इंजेक्शन मात्रा के साथ और अधिक जटिल assays के निष्पादन, सक्षम बनाता हैप्रत्येक microdrop भीतर माहौल. Polydisperse छोटी बूंद आबादी में सामान्य है और अभिकर्मकों के इंजेक्शन, उदाहरण के लिए, इंजेक्शन संस्करणों की पर मक्खी दृढ़ संकल्प की आवश्यकता होगी.

इस तकनीक को विकसित किया है और इस तरह के डिजिटल पीसीआर और जीनोटाइपिंग assays के रूप में ¹² बहु कदम जैविक प्रतिक्रियाओं के लिए picoinjection उपयोग उपकरणों में काम करने के लिए प्रदर्शन किया गया है. हालांकि, प्रोटोकॉल को कम या कोई परिवर्तन के साथ, तकनीक किसी भी जैविक, रासायनिक, या औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए बूंदों के लिए अभिकर्मकों के किसी भी प्रयोगकर्ता की आवश्यकता होती है इसके अलावा करने के लिए प्रयोग की होनी चाहिए - इतने लंबे समय के इंजेक्शन तरल पदार्थ भंग ईओण प्रजातियों होते हैं.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 ml Luer-Lok™ syringes	BD Medical	309628
LocTite UV-cured adhesive	Henkel	35241
PE-2 tubing	Scientific Commodities	BB31695-PE/2
Novec HFE-7500	3M	98-0212-2928-5
NaCl	Sigma Aldrich	S9888
1.5 ml centrifuge tubes	Eppendorf	22363531
BD Falcon 15 ml tube	BD Biosciences	352097
Air pressure control pump	Control Air Inc.		We recommend one under the control of DAQ and control software
Syringe pumps	New Era		Must be capable of holding 1 ml syringes and flowing at rates as low as 100 μl/hr
HV-amplfier			Must be capable of 1,000x amplification of signals between 0.01 and 10 V
Plasma bonder/cleaner	Harrick Plasma
3” silicon wafers	Sigma Aldrich	647535
PDMS	Dow Corning		Sylgard 184 with curing agent should be included
SU-8 photoresist	MicroChem		Viscocity depends on device dimensions