Abstract
1.9 माइक्रोन औसत व्यास ~ साथ चुंबकीय मोती उन तरल खंडों के चरण परिवर्तन की जांच करने के प्रयोजन के लिए एक ट्यूब के साथ सटे तरल क्षेत्रों के बीच तरल पदार्थ के microliter मात्रा में परिवहन के लिए इस्तेमाल किया गया। चुंबकीय मोती बाह्य मोती आसन्न तरल क्षेत्रों के बीच हवा वाल्व को पाटने के लिए के लिए अनुमति देता है, एक चुंबक का उपयोग कर नियंत्रित किया गया। एक हाइड्रोफोबिक कोटिंग दो तरल खंडों के बीच अलगाव को बढ़ाने के लिए ट्यूब की अंदरूनी सतह के लिए लागू किया गया था। लागू चुंबकीय क्षेत्र कैरी ओवर मात्रा के रूप में जाना जाता है कि क्लस्टर के भीतर एक निश्चित तरल राशि पर कब्जा, चुंबकीय मोतियों की एक समग्र समूह का गठन किया। एक फ्लोरोसेंट रंजक तो पड़ोसी तरल खंड में प्रतिदीप्ति तीव्रता बदल जो तरल स्थानान्तरण, की एक श्रृंखला के बाद, एक तरल खंड जोड़ा गया है। मापा प्रतिदीप्ति तीव्रता परिवर्तन के संख्यात्मक विश्लेषण के आधार पर, चुंबकीय मोतियों की बड़े पैमाने पर प्रति कैरी ओवर मात्रा पाई गई है~ 2 से 3 μl / मिलीग्राम हो। तरल की इस छोटी सी राशि एक प्रयोगशाला में-ट्यूब दृष्टिकोण के लिए डिवाइस की व्यवहार्यता को बढ़ाने, एक सौ दो microliters के अपेक्षाकृत छोटे तरल खंडों के उपयोग के लिए अनुमति दी। एक तरल मात्रा में छोटे compositional भिन्नता को लागू करने की इस तकनीक, पानी और surfactant C12E5 (pentaethylene ग्लाइकोल monododecyl ईथर) के बीच द्विआधारी चरण आरेख का विश्लेषण करने के पारंपरिक तरीकों की तुलना में छोटे नमूना संस्करणों के साथ तेज विश्लेषण करने के लिए अग्रणी करने के लिए लागू किया गया था।
Introduction
व्यास में 1 माइक्रोमीटर के आदेश पर चुंबकीय मोती (एमबीएस) विशेष रूप से जैव चिकित्सा उपकरणों के लिए, microfluidic आधारित अनुप्रयोगों में अक्सर 1,2 इस्तेमाल किया गया है। इन उपकरणों में, एमबीएस कुछ नाम हैं, इस तरह के सेल और न्यूक्लिक एसिड जुदाई, इसके विपरीत एजेंटों, और दवा वितरण के रूप में क्षमताओं की पेशकश की है। बाहरी (चुंबकीय क्षेत्र) नियंत्रण और छोटी बूंद-आधारित microfluidics के संयोजन छोटे संस्करणों (<100 NL) का उपयोग कर immunoassays के 3 नियंत्रण के लिए सक्षम है। तरल 4 से निपटने के लिए इस्तेमाल किया जब एमबीएस भी वादा दिखाया है। यह दृष्टिकोण एक एयर वाल्व से अलग एक ट्यूब के भीतर तरल क्षेत्रों के बीच जैविक अणुओं के परिवहन के लिए एमबीएस उपयोग करता है। इस विधि अतीत में देखा अन्य अधिक जटिल प्रयोगशाला पर चिप उपकरणों के रूप में शक्तिशाली नहीं है, लेकिन यह बहुत आसान है और तरल के microliter के आकार की मात्रा से निपटने की क्षमता की पेशकश करता है। एक समान दृष्टिकोण हाल ही में Haselton के समूह द्वारा 5 सूचना और जैव चिकित्सा करने के लिए लागू किया गया हैassays।
इस उपकरण का सबसे महत्वपूर्ण पहलू की सतह तनाव नियंत्रित एयर वाल्व द्वारा की पेशकश तरल खंड जुदाई है। एमबीएस से जुड़ी तरल के microliter मात्रा में एक बाह्य लागू चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग तरल क्षेत्रों के बीच इस हवा खाई के माध्यम से ले जाया जाता है। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव के तहत (1.9 माइक्रोन के एक औसत के साथ व्यास में ~ 0.4-7 माइक्रोन से) microparticle एमबीएस के भीतर तरल जाल है कि एक सूक्ष्म झरझरा क्लस्टर बनाने। इस तरल फंसाने की ताकत अगले करने के लिए एक जलाशय से एमबीएस परिवहन जब सतह तनाव की सेना का सामना करने के लिए पर्याप्त है। सबसे दृष्टिकोण केवल तरल पदार्थ 6 के भीतर निहित (जैसे बायोमार्कर के रूप में) विशिष्ट अणुओं के परिवहन चाहते हैं के रूप में आमतौर पर, इस आशय अवांछनीय है। हालांकि, हमारे काम में देखा जा सकता है, के रूप में इस आशय डिवाइस का एक सकारात्मक पहलू बनने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
हम इस 'प्रयोगशाला-इन-ट्यूब का उपयोग किया हैबाइनरी सामग्री प्रणालियों में चरण आरेख विश्लेषण करने के लिए, चित्रा 1 में रेखाचित्र दिखाया 'दृष्टिकोण,। यह एक अमीर प्रदान करता है क्योंकि यह व्यापक रूप से इस तरह के आदि विशेष रूप से फार्मास्यूटिकल्स, खाद्य उत्पाद, सौंदर्य प्रसाधन, के रूप में औद्योगिक अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है के रूप में पृष्ठसक्रियकारक C12E5, लक्षण का मुख्य लक्ष्य के रूप में चुना गया है, एच 2 ओ / C12E5 बाइनरी सिस्टम की जांच की थी चरणों के सेट का पता लगाने के लिए। हम इस रासायनिक मिश्रण, कुछ सांद्रता 7-9 के तहत तरल क्रिस्टलीय चरणों अर्थात् संक्रमण से एक विशिष्ट पहलू पर ध्यान केंद्रित किया है। यह संक्रमण आसानी चरण सीमाओं को उजागर करने के लिए ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी अध्ययन में polarizers शामिल करके हमारे डिवाइस में मनाया जाता है।
चरण आरेख नक्शा करने के लिए सक्षम होने के नाते चरण संक्रमण 10 के साथ शामिल कैनेटीक्स समझने के क्रम में अध्ययन का एक बहुत ही महत्वपूर्ण क्षेत्र है। ठीक सॉल्वैंट्स एक साथ surfactants की बातचीत निर्धारित करने की क्षमताएन डी अन्य घटकों की वजह से उनकी जटिलता और कई अलग चरणों में 11 के लिए महत्वपूर्ण है। कई अन्य तकनीकों के पहले चरण परिवर्तन को चिह्नित करने के लिए इस्तेमाल किया गया है। परंपरागत दृष्टिकोण प्रत्येक अलग सांद्रता से मिलकर और उन्हें लंबा प्रसंस्करण बार और नमूना संस्करणों की उच्च मात्रा की आवश्यकता है, जो संतुलित करने की अनुमति देता है, कई नमूने बनाने शामिल है। फिर, नमूने आम तौर पर इस तरह के पृष्ठसक्रियकारक रचनाओं 12,13 के उच्च संकल्प प्रदान करता है, जो वाचाल इंटरफेसियल परिवहन (डीआईटी), के रूप में ऑप्टिकल तरीकों से विश्लेषण कर रहे हैं। हम का उपयोग किया है विधि के समान, सूचना प्रौद्योगिकी विभाग विधि छवि अलग चरण सीमाओं को ध्रुवीकृत प्रकाश का उपयोग करता है।
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Protocol
डिवाइस में एक बार उपयोग सामग्री की 1. तैयारी
- ट्यूब की तैयारी
- 15 सेमी खंडों में टयूबिंग कट। ट्यूबिंग 1.6 मिमी भीतरी व्यास और 3.2 मिमी बाहरी व्यास की है।
- हैंग ट्यूब खंडों खड़ी टेप का उपयोग। अतिरिक्त फ्लोरो समाधान इकट्ठा करने के लिए ट्यूबों के नीचे कागज तौलिया रखें।
- यह भीतरी दीवार पर पूरे परिधि के साथ संपर्क में आ जाएगा कि इस तरह के, सिरिंज का उपयोग कर प्रत्येक ट्यूब खंड के शीर्ष खोलने में फ्लोरो समाधान के 100 μl इंजेक्षन।
- ट्यूब खंडों फ्लोरो समाधान की अतिरिक्त राशि को दूर करने के लिए 1 घंटे के लिए जगह में घूमने के लिए अनुमति दें।
- बाहर ड्रिप नहीं था कि ट्यूब के नीचे की ओर से किसी भी फ्लोरो समाधान को साफ करें। स्थिति फांसी से टयूबिंग निकालें और कागज तौलिए के निपटान के।
- 1 घंटे के लिए 100 डिग्री सेल्सियस पर ओवन में जगह ट्यूब खंडों फ्लोरो कोटिंग परत पानी रखना।
- ओवन से ट्यूब खंडों निकालें। ट्यूब SEG के रूप में, चिमटी का प्रयोग करेंबयान गर्म हो जाएगा।
- पतला चुंबकीय मनका समाधान की तैयारी
- कैरी ओवर की मात्रा और एमबी बड़े पैमाने पर चित्रा 2 में दिखाया गया के बीच संबंध द्वारा निर्धारित रूप में, वांछित कैरी ओवर मात्रा प्राप्त करने की आवश्यकता चुंबकीय मनका एकाग्रता की गणना।
नोट: मूल एमबी समाधान समाधान के 50 मिलीलीटर में एमबीएस की 1 ग्राम है। ~ 0.4 μl के एक ले-से अधिक मात्रा में प्राप्त करने के लिए: 4 (पानी एमबी समाधान:) 20 μl के एक परीक्षण के चैम्बर मात्रा को देखते हुए, 6 के एक अनुपात करने के लिए आसुत जल के साथ मूल एमबी समाधान पतला। अलग कैरी ओवर मात्रा वांछित है जब कमजोर पड़ने अनुपात को समायोजित करें। - एक सूक्ष्म संतुलन पर एक 20 मिलीलीटर नमूना शीशी रखें। शेष शून्य।
- एक माइक्रो पिपेट का उपयोग 0.6 मिलीलीटर वापस लेने तो, चुंबकीय मनका समाधान कंटेनर आंदोलन।
- संतुलन पर नमूना शीशी में pipetted समाधान बांटना।
- नमूना शीशी में आसुत जल के 0.4 मिलीलीटर बांटना।
- कैरी ओवर की मात्रा और एमबी बड़े पैमाने पर चित्रा 2 में दिखाया गया के बीच संबंध द्वारा निर्धारित रूप में, वांछित कैरी ओवर मात्रा प्राप्त करने की आवश्यकता चुंबकीय मनका एकाग्रता की गणना।
- फ्लोरोसेंट रंजक एलiquid तैयारी
- 1 मिनट के लिए समाधान vortexing द्वारा डि पानी में डाई के 2 गुम्मट।% भंग।
प्रतिदीप्ति प्रयोगों के लिए प्रयोगात्मक स्थापना की 2. तैयारी
- ट्यूबिंग डिवाइस की तैयारी।
- ट्यूबिंग के एक छोर पर एक महिला luer ताला कनेक्टर डालें।
- एक 3 मिलीलीटर की मात्रा और 0.1 मिलीग्राम स्नातक स्तर की पढ़ाई की है कि एक Luer ताला सिरिंज में ट्यूब रखें।
- सिरिंज पंप में सिरिंज रखें और / घंटा 2 मिलीलीटर पर चारा दर निर्धारित किया है।
- ट्यूबिंग में तरल पदार्थ की सटीक प्रविष्टि के लिए, चुंबकीय माला और फ्लोरोसेंट रंजक युक्त समाधान वापस लेने के लिए सिरिंज पंप का उपयोग करें।
- सिरिंज पंप वापसी का उपयोग कर ट्यूब में चुंबकीय मनका समाधान के 20 μl डालें। यह तरल खंड परीक्षण के चैम्बर (परीक्षण के चैम्बर मात्रा प्रयोग के आधार पर भिन्न हो सकते हैं) के रूप में जाना जाता है। 1 मिनट के लिए चुंबकीय मनका समाधान के साथ कंटेनर भंवर और उसके बाद के दौरान हाथ से आंदोलन वापसी चक्र वर्दी एमबी dispersions के रूप में।
- परीक्षण के चैम्बर तरल प्रविष्टि निष्कर्ष निकाला है, के बाद ट्यूब में हवा के 6 μl वापस ले लें। हवा की यह मात्रा बाद में दो तरल क्षेत्रों के बीच में एक वाल्व के रूप में होगा।
- हवा खाई प्रविष्टि के बाद पूरा हो, फ्लोरोसेंट डाई के साथ वापसी तरल के 180 μl शुरू करते हैं। यह तरल खंड जलाशय के रूप में जाना जाता है। जलाशय मात्रा प्रयोग के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। बड़ा जलाशय मात्रा डाई एकाग्रता के परिवर्तन को कम करने के लिए फायदेमंद है।
- ट्यूब के दूसरे छोर पर एक दूसरी महिला luer ताला कनेक्टर रखें।
- सिरिंज से ट्यूब डिवाइस निकालें।
- डिवाइस के दोनों सिरों पर luer ताला टोपियां रखें।
- प्रतिदीप्ति प्रयोगों के लिए प्रकाशिकी सेटअप
- उलटा माइक्रोस्कोप से जुड़े सभी घटकों को चालू करें।
- कंप्यूटर पर मुड़ें और माइक्रोस्कोप इमेजिंग सॉफ्टवेयर खुला।
- उल्टे माइक्रोस्कोप का उपयोग परीक्षण के चैम्बर और जलाशय की प्रारंभिक प्रतिदीप्ति तीव्रता माप ले लो। नमूने के प्रतिदीप्ति का विश्लेषण, फोकस ट्यूब के भीतर तरल सेगमेंट की (दोनों एक्स और वाई दिशाओं में) केंद्र की स्थिति में है कि यह सुनिश्चित करने। डेटा स्प्रेडशीट में रिकार्ड माप।
- चुंबकीय मोती सभी परीक्षण के चैम्बर में एक क्षेत्र के लिए अलग है कि इस तरह के घन चुंबक के शीर्ष पर डिवाइस रखें। चुंबक (~ 10 सेकंड) के शीर्ष पर डिवाइस को ले जाकर जलाशय के लिए मोती स्थानांतरण। 1 इंच Neodymium घन चुंबक 45.6 किलो के एक पुल बल के साथ ग्रेड N48 है।
- चुंबकीय मनका क्लस्टर हवा खाई के माध्यम से और जलाशय में स्थानांतरित हो जाने के बाद, चुंबक के शीर्ष पर उपकरण रखने और क्लस्टर के भीतर फंसाया जा रहा है तरल जारी करने के लिए घूर्णन द्वारा चुंबकीय मोती आंदोलन। जलाशय के homogenization कर दिया गया है जब तक चुंबकीय मोतियों की आंदोलन जारीपूरा (~ 30-45 सेकंड)।
- चुंबक जलाशय में चुंबकीय मोती सब एक क्षेत्र के लिए अलग है कि इस तरह के शीर्ष पर डिवाइस रखें। परीक्षण के चैम्बर के लिए वापस चुंबकीय मनका क्लस्टर स्थानांतरण।
- क्लस्टर परीक्षण के चैम्बर में पहुँचता है, चुंबक के शीर्ष पर उपकरण रखने और भीतर फंस फ्लोरोसेंट तरल जारी करने के लिए घूर्णन द्वारा चुंबकीय मोती आंदोलन। परीक्षण के चैम्बर के homogenization (~ 30-45 सेकंड) पूरा हो चुका है, जब तक चुंबकीय मोतियों की आंदोलन जारी रखें।
- उल्टे माइक्रोस्कोप का उपयोग परीक्षण के चैम्बर और जलाशय दोनों के प्रतिदीप्ति तीव्रता नाप लो। डेटा स्प्रेडशीट में रिकार्ड माप।
- दोनों तरल खंडों समान प्रतिदीप्ति तीव्रता (~ 100 चक्र) के लिए एकाग्र तक कदम 3.2-3.6 दोहराया जाता है।
फ्लोरोसेंट डेटा 4. संख्यात्मक विश्लेषण
- फ्लोरोसेंट तीव्रता डेटा एक स्प्रेडशीट में संग्रहीत के साथ, MATLAB का उपयोग संख्यात्मक विश्लेषण करते हैं।
- Derivई समीकरणों जलाशय और परीक्षण के चैम्बर दोनों में प्रतिदीप्ति तीव्रता का एक सैद्धांतिक मूल्य की गणना करने के लिए। एक matlab स्क्रिप्ट फ़ाइल में निम्न समीकरणों शामिल:
मैं प्रतिदीप्ति तीव्रता (एयू) है, जहां वी मात्रा (μl) है, एन स्थानान्तरण की संख्या है, आर टी परीक्षण के चैम्बर है, और सी ले जाने के खत्म हो गया है, जलाशय है। - MATLAB, भूखंडों पैदा करते हैं और सभी प्रयोगों के लिए ले जाने के लिए अधिक मात्रा निर्धारित करने के लिए विश्लेषण का उपयोग करना। चित्रा 2 उत्पादन करने के लिए इस डेटा का उपयोग करें।
Surfactant प्रयोगों के लिए प्रयोगात्मक स्थापना के 5. तैयारी
- ट्यूबिंग डिवाइस की तैयारी।
- ट्यूबिंग के एक छोर पर एक महिला luer ताला डालें।
- एक Luer ताला सिरिंज में ट्यूब रखें।
- सिरिंज पंप में सिरिंज रखें और / घंटा 2 मिलीलीटर पर चारा दर निर्धारित किया है।
- ट्यूबिंग में तरल पदार्थ की सटीक प्रविष्टि के लिए, चुंबकीय माला और सु युक्त समाधान वापस लेने के लिए सिरिंज पंप का उपयोगrfactant।
- सिरिंज पंप वापसी का उपयोग कर ट्यूब में 20 μl चुंबकीय मनका समाधान डालें। यह तरल खंड परीक्षण के चैम्बर (परीक्षण के चैम्बर मात्रा प्रयोग के आधार पर भिन्न हो सकते हैं) के रूप में जाना जाता है। वर्दी एमबी dispersions फार्म के लिए वापसी के चक्र के दौरान हाथ से चुंबकीय मनका समाधान के साथ कंटेनर आंदोलन।
- परीक्षण के चैम्बर तरल प्रविष्टि निष्कर्ष निकाला है, के बाद ट्यूब में हवा के 6 μl वापस ले लें। हवा की यह मात्रा बाद में हवा खाई के रूप में करने के लिए भेजा जाएगा।
- हवा खाई प्रविष्टि के बाद, पूरा वापसी शुद्ध C12E5 पृष्ठसक्रियकारक के 180 μl शुरू करते हैं। यह बाद में जलाशय के रूप में करने के लिए भेजा जाएगा।
- पृष्ठसक्रियकारक प्रयोगों के लिए प्रकाशिकी सेटअप।
- चुंबकीय मोतियों के साथ परीक्षण के चैम्बर स्टीरियो माइक्रोस्कोप के साथ ध्यान में है कि इस तरह के ट्यूबिंग डिवाइस के साथ सिरिंज पंप ले जाएँ।
- एक एलईडी प्रकाश स्रोत के शीर्ष पर polarizer फिल्म के एक पत्रक रखें। से जुड़ी ट्यूब के नीचे एलईडी प्रकाश स्रोत स्लाइडसिरिंज पंप।
- टेप का उपयोग स्टीरियो माइक्रोस्कोप के लेंस के लिए एक और polarizer फिल्म संलग्न। दो polarizer फिल्मों को एक दूसरे से ऑफसेट एक 90 डिग्री है कि सुनिश्चित करें।
- स्टीरियो माइक्रोस्कोप के लिए एक सीसीडी (चार्ज कपल्ड डिवाइस) कैमरा माउंट। कंप्यूटर के लिए कैमरा कनेक्ट और इमेजिंग सॉफ्टवेयर ऊपर खुला।
Surfactant प्रयोगों के लिए 6. प्रायोगिक प्रक्रिया
- चुंबक एक स्टैंड पर मुहिम शुरू की है, जबकि परीक्षण के चैम्बर के बगल में घन चुंबक रखें।
- चुंबकीय मोती एक क्लस्टर फार्म एक बार, चुंबकीय मनका क्लस्टर हवा खाई पार, और surfactant जलाशय के चेंबर में, परीक्षण के चैम्बर से ले जाया जाता है कि इस तरह के 2 मिलीलीटर / घंटा की फ़ीड दर पर ट्यूब में तरल पदार्थ पम्पिंग शुरू करते हैं।
- चुंबकीय मनका क्लस्टर जलाशय चैम्बर के मध्यबिंदु पहुँचता है, सिरिंज पंप पर पम्पिंग बंद करो।
- चुंबकीय मोती एक अलग करने के लिए अनुमति देता है, ट्यूब से दूर घन चुंबक ले जाएँएन डी चुंबकीय मनका क्लस्टर में फंस तरल के प्रसार के समय को कम।
- विभिन्न चरणों के माध्यम से एच 2 ओ / C12E5 मिश्रण चक्र का निरीक्षण करने के लिए कंप्यूटर स्क्रीन देखने।
- तरल के प्रसार और चरण परिवर्तन पूरा हो जाने के बाद चुंबकीय मोती एक क्लस्टर में फार्म तो, जलाशय से वापस अपने पूर्व गंतव्य के लिए चुंबक जगह है।
- सिरिंज पंप का प्रयोग, चुंबकीय मनका क्लस्टर हवा खाई पार, पृष्ठसक्रियकारक जलाशय से तबादला कर दिया, और है कि इस तरह का तरल पदार्थ को वापस लेने के लिए वापस एच 2 ओ परीक्षण के चैम्बर में।
- चुंबकीय मनका क्लस्टर परीक्षण के चैम्बर का मध्यबिंदु पहुँचता है, सिरिंज पंप पर पम्पिंग बंद करो।
- दूर ट्यूब से घन चुंबक ले जाएँ। यह चुंबकीय मोतियों को अलग करने की इजाजत नहीं दी जाएगी और चुंबकीय मनका क्लस्टर में फंस तरल के प्रसार के समय को कम करने में मदद करेगा।
- विभिन्न चरणों के माध्यम से एच 2 ओ / C12E5 मिश्रण चक्र का निरीक्षण करने के लिए कंप्यूटर स्क्रीन देखने। तरल के प्रसार और चरण परिवर्तन पूरा हो जाने के बाद चुंबकीय मोती एक क्लस्टर में फार्म तो, परीक्षण के चैम्बर द्वारा अपने पूर्व गंतव्य के लिए वापस चुंबक जगह है।
- परीक्षण के चैम्बर एक चरण परिवर्तन को प्रदर्शित करता है जब तक दोहराएँ 6.2-6.11 कदम।
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Representative Results
चुंबकीय मनका द्रव्यमान का एक समारोह के रूप में, संख्यात्मक विश्लेषण, औसत तरल ले-अधिक मात्रा के लिए MATLAB के साथ चुंबकीय मोतियों के साथ तरल के μl मात्रा मात्रा में परिवहन के लिए लैब में-ट्यूब दृष्टिकोण का प्रयोग, (चित्रा 2) पाए गए। चुंबकीय मोतियों की उच्च जन 2-3 μl / मिलीग्राम की दर में उच्च कैरी ओवर मात्रा प्रदान करता है। प्रयोगात्मक सेटअप (चित्रा 1) एच 2 ओ / C12E5 द्विआधारी प्रणाली के भीतर चरण परिवर्तन का पालन करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। एच 2 ओ / C12E5 सिस्टम चित्रा 3 बी में देखा जा सकता है, जो कई अलग चरणों, अच्छी तरह से जाना जाता है और है, यह आगे हमारे डिवाइस को चिह्नित करने के लिए संदर्भ का एक उपयुक्त बिंदु के रूप में कार्य किया। चित्रा 3 बी में धराशायी लाइन प्रयोगों 20 डिग्री सेल्सियस ~ के कम से प्रदर्शन किया गया है कि नाममात्र के तापमान से पता चलता है। प्रतिक्रियाओं को ध्यान से इस तरह के रूप में 1.5 मिनट & # 25 के लिए, इस तरह के रूप में 0 अब समय के लिए, चित्रा -3 सी में देखा 90 सेकंड के लिए, लघु काल से मनाया गया। 160, चित्रा 4 एल α चरण को बदलने के लिए एल 1 में देखा एच 2 ओ / C12E5 बाइनरी सिस्टम में ले जाने वाला मात्रा सत्यापित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। किए गए पानी C12E5 पृष्ठसक्रियकारक कक्ष में स्थानांतरित कर रहा है जब लघु अवधि के अवलोकन के विभिन्न तरल क्रिस्टलीय चरणों में संक्रमण चरण से पता चलता है। प्रसार तरल कक्ष में एक समरूप राज्य तक पहुँचने के लिए जारी है के रूप में हालांकि, इस चरण में परिवर्तन अस्थायी हो सकता है। चित्रा 5 ब के रूप में दिखाया आखिरकार, कई स्थानान्तरण एक स्थायी चरण परिवर्तन को बढ़ावा मिलेगा। एक हाइड्रोफोबिक कोटिंग ट्यूब के भीतरी दीवार के लिए लागू किया गया था, भले ही बड़ी मात्रा में पीछे और आगे पंप थे, के रूप में हमारे डिवाइस की एक चिंता का विषय होने के कारण ट्यूब के भीतरी दीवार को तरल चिपके के लिए ले जाने के लिए अधिक मात्रा में बदलाव किया गया था । इस चिंता का खंडन करने के लिए एक तरह से डिवाइस से चुंबकीय मोतियों को हटाने और चुंबकीय मोती जगह में अभी भी थे के रूप में अगर वास्तव में एक ही प्रयोगों से बाहर ले जाने के लिए किया गया था। इस carry- को समाप्त होगामात्रा से अधिक है, हमें इस अवांछित तरल हस्तांतरण से होने वाले रासायनिक संरचना पर कोई प्रभाव का पालन करने की इजाजत दी। चुंबकीय मोती वे सिस्टम (चित्रा 5 सी, डी) से हटा रहे हैं जब बनाम (चित्रा 5 ए, बी) जगह में हैं जब देखा चरण परिवर्तन की तुलना से बनाया गया था। सौभाग्य से, यह चिंता का विषय कैरी ओवर मात्रा की तुलना में जब नगण्य हो पाया था।
चित्रा 1. प्रयोगात्मक सेटअप और ट्यूब की तस्वीर के योजनाबद्ध आरेख एक एयर वाल्व द्वारा अलग दो तरल खंडों दिखा इस्तेमाल किया। पुनर्प्रकाशित Blumenschein, एन, हान, डी, Caggioni, एम, Steckl, चुंबकीय ए से अनुमति के साथ (अनुकूलित) Microfluidic लैब-इन-ट्यूब दृष्टिकोण में तरल वाहक के रूप में कण चरण परिवर्तन का पता लगाने के लिए। एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेस। 6 (11), 8066-8072, डोई: 10.1021 / am502845p (2014)।कॉपीराइट 2014 अमेरिकन केमिकल सोसायटी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चुंबकीय मनका बड़े पैमाने बनाम हस्तांतरण प्रति चित्रा 2. औसत तरल ले-अधिक मात्रा। MATLAB का उपयोग कर साजिश के संख्यात्मक विश्लेषण। पुनर्प्रकाशित Blumenschein, एन, हान, डी, Caggioni, एम, Steckl, चरण परिवर्तन का पता लगाने के लिए Microfluidic लैब-इन-ट्यूब दृष्टिकोण में तरल वाहक के रूप में ए चुंबकीय कण से अनुमति के साथ (अनुकूलित)। एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेस। 6 (11), 8066-8072, डोई: 10.1021 / am502845p (2014)। कॉपीराइट 2014 अमेरिकन केमिकल सोसायटी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 3. (क) लैब-इन-ट्यूब प्रयोगात्मक सेटअप। एच 2 ओ / C12E5 बाइनरी सिस्टम (बी) चरण परिवर्तन साजिश है। एच (सी) मनाया चरण परिवर्तन 2 हे / C12E5 0 से सेक करने के लिए 90। पुनर्प्रकाशित Blumenschein, एन, हान, डी, Caggioni, एम, Steckl, चरण परिवर्तन का पता लगाने के लिए Microfluidic लैब-इन-ट्यूब दृष्टिकोण में तरल वाहक के रूप में ए चुंबकीय कण से अनुमति के साथ (अनुकूलित)। एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेस। 6 (11), 8066-8072, डोई: 10.1021 / am502845p (2014)। कॉपीराइट 2014 अमेरिकन केमिकल सोसायटी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 4।एच 2 ओ / C12E5 1.5-25 मिनट की अवधि में चरण परिवर्तन। पुनर्प्रकाशित Blumenschein, एन, हान, डी, Caggioni, एम, Steckl, microfluidic लैब में तरल वाहक के रूप में ए चुंबकीय कण से अनुमति के साथ (अनुकूलित) -in-ट्यूब दृष्टिकोण चरण परिवर्तन का पता लगाने के लिए। एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेस। 6 (11), 8066-8072, डोई: 10.1021 / am502845p (2014)। कॉपीराइट 2014 अमेरिकन केमिकल सोसायटी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
2 हे / C12E5 और जलाशय शुद्ध C12E5 युक्त एच 1: 1 के एक परीक्षण के चैम्बर प्रारंभिक एकाग्रता के साथ तैयार चित्रा 5. दो उपकरणों। 6 स्थानान्तरण (बी) के लिए प्रारंभिक हालत (ए) से ~ 0.2 मिलीग्राम मनकों का उपयोग कर, एल 1 से नमूना संक्रमण चरण Lα करने के लिए। Abse मेंएमबीएस के nce, कोई चरण परिवर्तन (सी, डी) में देखा जाता है। प्रयोग 25 डिग्री सेल्सियस पर प्रदर्शन किया गया था। पुनर्प्रकाशित Blumenschein, एन, हान, डी, Caggioni, एम, Steckl, चरण परिवर्तन का पता लगाने के लिए Microfluidic लैब-इन-ट्यूब दृष्टिकोण में तरल वाहक के रूप में ए चुंबकीय कण से अनुमति के साथ (अनुकूलित)। एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेस। 6 (11), 8066-8072, डोई: 10.1021 / am502845p (2014)। कॉपीराइट 2014 अमेरिकन केमिकल सोसायटी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
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Discussion
चरण आरेख जांच के लिए सबसे आम तकनीकों में, विभिन्न रचनाओं और अनुपात के साथ कई नमूने तैयार है और एक लंबी प्रक्रिया और सामग्री का एक महत्वपूर्ण राशि का कारण बनता है जो thermodynamic संतुलन तक पहुँचने के लिए किए जाने की जरूरत है। कुछ चुनौतियों का फ्लैट केशिका और अवरक्त विश्लेषण विधि का उपयोग कर (वाचाल इंटरफेसियल परिवहन) विधि सूचना प्रौद्योगिकी विभाग द्वारा हल किया जा सकता है, लेकिन उनमें से कोई भी कम लागत निवेश के साथ सभी चुनौतियों को हल कर सकते हैं।
इस microfluidic "प्रयोगशाला-इन-ट्यूब" दृष्टिकोण में तरल वाहक के रूप में चुंबकीय मोती का उपयोग की व्यवहार्यता आसन्न तरल खंडों के बीच चरण परिवर्तन का पता लगाने के उपयोग के लिए प्रदर्शन किया गया। इस विधि से पता चला संख्यात्मक विश्लेषण तकनीक का उपयोग कर पूर्व निर्धारित किया जा सकता है, जो सटीक संरचना बदलने के लिए, के लिए अनुमति देता है। रासायनिक मेकअप करने के लिए मामूली परिवर्तन कर रही है जबकि एक पानी पृष्ठसक्रियकारक प्रणाली में रहते परिवर्तन को देखने की क्षमता इस डिवाइस में एक मूल्यवान संपत्ति साबित हुई।चरण परिवर्तन का विश्लेषण करने के लिए उद्योग में इस्तेमाल मौजूदा तकनीक जुड़े कुछ अवांछनीय पहलुओं है। लागत हमेशा एक चिंता का विषय है, और प्रयोग के दौरान C12E5 जैसे महंगे रसायनों की ऐसी छोटी मात्रा में उपयोग करने की क्षमता होने के निश्चित रूप से एक फायदा है। नमूने का आकार कम करने के लिए जब इसी तरह, जगह लेने के लिए प्रसार की प्रक्रिया के लिए प्रतीक्षा समय काफी कम है। एच 2 ओ / C12E5 प्रणाली काफी जटिल है और इसकी संरचना बदल दिया है जब एक विशिष्ट चरण में बसने के लिए एक लंबा समय लग सकता है। ये लंबा प्रसार बार अनचाहे प्रतीत हो सकता है, लेकिन उद्योग में प्रचलित तरीकों का प्रसार बार की तुलना करते हैं, यह जल्दी से जटिल प्रणालियों की संरचना का विश्लेषण करने में एक प्रगतिशील कदम के रूप में देखा जाता है।
चरण एक बाइनरी सिस्टम के बदलने के लिए, या मिश्रित रसायनों के किसी भी संख्या का विश्लेषण करते हैं, यह विधि में पर्याप्त सटीक इस्तेमाल किया जा रहा है के लिए महत्वपूर्ण है। ज्यादा समय ले अधिक मात्रा और माँ के बीच एक रिश्ता खोजने खर्च किया गया थाgnetic मनका जन। ऐसे चुंबकीय मनका क्लस्टर सरंध्रता, जलाशय मात्रा बनाम परीक्षण के चैम्बर मात्रा और चुंबकीय मनका क्लस्टर जन के रूप में कुछ अलग चर, हमें डेटा के विभिन्न सेट मिलाने और एक मॉडल बनाने के लिए अनुमति का अध्ययन किया गया। इस प्रक्रिया के दौरान, बड़ी takeaway कैरी ओवर की मात्रा और चुंबकीय मनका क्लस्टर जन के बीच प्राप्त रैखिक संबंध था। हम ले-से अधिक मात्रा में मोतियों की ~ 2 से 3 μl / मिलीग्राम हो पाया। बेशक, इस रिश्ते को और अधिक जटिल प्रयोग के तरीकों के लिए अनुमति देता है, परीक्षण के चैम्बर और जलाशय की मात्रा के साथ संबंध स्थापित नहीं है। कैरी ओवर मात्रा चुंबकीय मनका बड़े पैमाने के आधार पर एक निरंतर रूप में लगभग काम करता है के बाद से, जिसका अर्थ है, प्रणाली में तरल की मात्रा दो तरल पदार्थ की संरचना में वांछित कदम परिवर्तन बनाने के लिए पूर्व निर्धारित किया जा सकता है। उपयोगकर्ता कहीं भी 0.25% से 10% करने के लिए रचना में उतार-चढ़ाव को देखना चाहता है, जब इस काम में आ सकता है।
प्रोटोकॉल पीएचए की खोज के लिए उच्च व्यवहार्यता प्रदान करता हैरचना पर छोटा सा नमूना मात्रा और ठीक संकल्प के साथ एसई आरेख। हालांकि, मौजूदा प्रोटोकॉल अभी भी पूरा चरण आरेख जांच के लिए दिनों के लिए अग्रणी, एकल हस्तांतरण के लिए कई मिनट की आवश्यकता है। इस सीमा पतली ट्यूब व्यास या बाहरी चुंबकीय क्षेत्र भिन्नता से प्रेरित यांत्रिक प्रवर्तन का उपयोग करके या तो दूर किया जा सकता है।
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AccuBead | Bioneer Inc. | TS-1010-1 | Magnetic beads |
| C12E5 Surfactant | Sigma-Aldrich | 76437 | |
| Thermo Scientific Nalgene 890 | Fisher Scientific | 14176178 | |
| Cube Magnet | Apex Magnets | M1CU | |
| Polarizer Film | Edmund Optics | 38-493 | |
| Teflon AF | Dupont | 400s1-100-1 | Fluoropolymer solution |
| Keyacid Red Dye | Keystone | 601-001-49 | Fluorescent dye |
| Luer-Lock | Cole-Parmer | T-45502-12 | Female |
| Luer-Lock | Cole-Parmer | T-45502-56 | Male |
| Syringe | Fisher Scientific | 14-823-435 | 3 ml |
| Syringe Pump | Stoelting | 53130 | |
| Stereo Microscope | Nikon | SMZ-2T | |
| Inverted Microscope | Nikon | Eclipse Ti-U | The filter cube used had an excitation wavelength range from 540-580 nm and a dichroic mirror at 585 nm, allowing for photoemission ranging from 593-668 nm. |
| Balance | Denver Instruments | PI-225D | |
| Microscope-Mounted Camera | Motic | 5000 |
References
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