चरण आरेख विशेषता तरल वाहक के रूप में चुंबकीय मोतियों का उपयोग
Summary
Here, we present a protocol to investigate multi-component phase diagrams using externally controlled magnetic beads as liquid carriers in a lab-in-tube approach. This approach can aid in applications that seek to gather further information on phase change in complex liquid systems.
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।
Protocol
Representative Results
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 जान?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors acknowledge many useful discussions with M. Caggioni and support from Proctor and Gamble in the form of an internship for NAB.
Materials
| 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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