Abstract
이 논문은 물 시료에서 미량 금속 분석에 사용할 수있는 다이폴 안테나를 이용한 고체상 추출 (SPE) 마이크로 칩에 대한 제조 프로토콜을 설명합니다. 칩 기반 SPE 기술의 발전에 대한 간략한 개요가 제공된다. 이은 특정 고분자 재료에 대한 소개와 SPE에서의 역할옵니다. 혁신적인 다이폴 보조 SPE 기술을 개발하기 위해, SPE 기능을 함유 염소 (CL)은 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA)는 마이크로 칩에 주입 하였다. 여기서 접촉각 분석, 라만 분광 분석, 레이저 어블 레이션 - 유도 결합 플라즈마 질량 분석 등 다양한 분석 기법 (LA-ICP-MS) 분석에 C-CL 부분의 주입 프로토콜의 유용성을 확인하기 위해 사용 된 PMMA. X 선 흡수 모서리 근처 구조의 해석 결과 (XANES) 분석도 dipole- 덕분에 추출 매체로 사용되는 CL 함유 PMMA의 타당성을 입증고도 전성 C-CL 부분과 양으로 하전 된 금속 이온과 이온의 상호 작용.
Introduction
환경 관리 및 오염 방지의 관점에서, 심각한 오염이나 독성 문제가 전 세계적으로 우려의 원인이 금속을 추적. 원시 샘플에서 예상치 못한 공존 화학 종은 종종 흔적 금액에 존재하는 분석의 정확한 결정을 방해하기 때문에 시료 전처리 기술이 광범위하게, 처리 및 칩 기반 플랫폼을 통해 실제 샘플을 분석하는 성공의 열쇠로 접수 된 온 - 칩 적절한 샘플링 정리 동시에 수행 될 분석 농축 허용이 기술은 복잡 염 매트릭스에서 금속 이온의 분리를위한 매우 유용하기 때문이다. 가능한 방법 중 하나는 온 - 칩 고체 상 추출 (SPE)가 미량 금속 분석 특히 인기가있다. 2,3
미량 금속의 결정에 사용되는 온 - 칩 SPE 기술의 발전은 꾸준히 발전하고있다. 초기에, t그 칩을 수지 충전 SPE 단위를 구성하는 마이크로 채널로 시판되는 수지를 로딩하여 준비 하였다 SPE. 4-7이 때때로 수지 보존 가능한 형태로 금속 이온의 변환을 가능하도록 유도 할 수있는 분석 물이 필요했다. (4) 다른 방법 칩 기반 SPE 장치의 제조를위한 단순 표면 개질 후의 미량 금속의 회수를위한 SPE 흡수제 등의 칩 채널을 활용한다. (8) 최근, 자성 나노 입자 (MNPS) 및 특정 화학 물질의 혼입을 포함 신흥 경향을 보이면서 금속 이온을 효율적으로 보존 할 수있는 관능기를 포함 할 것이다. 상업적 수지는 대조적으로, MNPS는 예들이 외부 자기장 (T)의 도움으로 미세 유로에 충전 된 후에 γ 메르 캅토 프로필 트리 메 톡시 실란 (γ-MPTS) 9 아미노 벤질 에틸렌 디아민 테트라 아세트산 (ABEDTA) 10 화합물 수정O 금속 이온의 선택적 추출을 달성한다.
온칩 SPE 기술의 개발에 상당한 진전이 목격되었지만,보고 된 기술들은 전형적으로 이온 교환 또는 킬레이트 하나에 기초하여 기능한다. 이와 같은 기술의 사용은 컨디셔닝, 세정 또는 재생과 연관된, 분석 성능을 유지하기 위해 포함 불가피 동작 절차를 필요로한다는 단점이있다. 불행히도, 추가적인 동작 절차에 대한 요구는 각각의 분석에 필요한 시간을 늘릴뿐만 아니라, 높은 빈 값과 재생 불가능한 결과를 일으키는 위험. 11 따라서, 온칩 SPE 기술에 대한 전략을 작동 대안 미량 금속 분석을 위해 필수적이다.
1993 년 12 와트 Chehimi 금속 이온이 고분자 물질을 향해 유지하는 경향이 있고, 분석의 가장 효율적 클로로 (CL)에 보유 -containi 것으로NG 중합체 물질 나트륨 이온을 제외한, 폴리 염화 비닐 (PVC). 따라서, 2002 년, Eboatu 등. (13) 또한 PVC로 솔루션의 일부 독성 금속의 격리 보도했다. 이 분석 농축 염화칼슘 행렬 제거를위한 우수한 특성을 나타내 고분자 재료 CL을 포함하는 것을 지시하기 때문에, CL 함유 SPE 기능을 가진 칩 - 기반 장치가 판정하기위한 신규 온칩 SPE 기술의 개발을위한 매력적인 전략 여겨졌다 금속 이온을 추적. 이러한 가공의 용이성, 원하는 화학적 / 기계적 특성 및 광학적 투명도와 같은 고려 재료 특징은, 14, 15이 연구는 마이크로 디바이스를 제조하기 위해 폴리 (메틸 메타 크릴 레이트) (PMMA)를 이용했다. 그리고, CL 함유 SPE 기능 미량 금속 이온을 판정하기위한 신규 온칩 SPE 기술의 개발을 위해 제작 된 소자에 주입 하였다. 16
아르 자형emarkably, 채널 내부의 높은 전기 음성 C-CL 부분과 양으로 하전 된 금속 이온의 쌍극자 - 이온 상호 작용에 대한 혁신적인 추출기구의 의존도로 이어지는 일반적인 온칩 SPE 절차 동안 취해진 조치를 회피하는 것을 가능하게 과량의 시약의 사용 또는 추가의 단계에 의한 노동에 의한 오염 하나의 극적인 감소. 이 기여에서 제공하는 프로토콜은 자신의 작품에 대한 다이폴 안테나를 이용한 SPE 마이크로 칩을 제조하는 다양한 배경을 가진 연구자를 가능하게 할 것이다. 제작 된 마이크로 칩에 대한 자세한 특성화 절차도 설명되어 있습니다.
Protocol
주의! 여러 화학 물질 (예, 아크릴 아미드, 1,1- 디클로로 에탄)는 이러한 절차에서 사용은 급성 독성 및 발암 성이다. 사용하기 전에 모든 관련 물질 안전 보건 자료 (MSDS)를 참조하십시오. 실험을 수행 할 때 적절한 안전 관행을 따르십시오.
주 : 달리 언급되지 않는 한, 클래스 100 층류 후드에서 주위 온도에서 모든 절차를 수행한다.
쌍극자를 이용한 SPE의 마이크로 칩 1. 제작
- PMMA 마이크로 칩의 제조
주 : 칩의 제조 프로토콜은 다른 곳에 기술 된 것과 유사 하였다 (8).- 칩의 네트워크 패턴을 그린다 (도 1 (a)) 제조자의 프로토콜에 따라 컴퓨터 지원 설계 (CAD) 소프트웨어를 사용.
- 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 시트를 장착의 작업 테이블 (350mm (L)는 20mm를 (W) × 2mm (H) ×)다음, 레이저 미세 가공 시스템은 PMMA 시트 표면에 레이저 광원을 집중한다.
- 마이크로 머신 시스템의 제어 패널을 통해 CAD 소프트웨어에서 인쇄를 선택하고 45 % (4.5 W), 13 % (99.06 mm 초 -1)로 전원, 속도 및 펜 모드를 설정하고 VECT.
참고 : 채널 기능에 영향을 미치는 등 전력, 속도와 펜 모드 등의 매개 변수는 사전에 조사 하였다. 평가 방법은 복잡 학술 목적없이 도관 시스템에 적응하는 해당 채널을 사용 하였다 위안 다사. 17 대상으로 선택된 파라미터에 의해 제안 된 것과 유사 하였다. 사람들은 자신의 필요에 따라 레이저 가공을위한 또 다른 조건을 선택할 수 있습니다. - . 제조자의 프로토콜에 따라 레이저 미세 가공 시스템에 의해 그려진 패턴 후 기계 PMMA 시트 인쇄도 1 (b) 1 (c)에도. 제작 된 마이크로 칩의 레이아웃을 표시 가공 판의 단면의 사진을 표시한다.
레이저 방사선에 노출로 인한 심각한 시력 손상을 피하기 위해 레이저 시스템을 사용하는 경우주의! 안경을 착용한다. 적절한 배기 시스템 때문에 레이저 가공시 가스 / 연기의 생산의 권장합니다. - 커버 플레이트도 1에 합류 출구위한 시료 투입구, 버퍼 입구 및 하단 플레이트 용출액 입구 및 하나 드릴 세 16분의 1 인치 직경의 액세스 홀 (b).
!주의 부상을 방지하기 위해 가공 과정 동안 드릴 비트와 신체 접촉을 피하십시오. 드릴 때 장갑을 착용하는 것은 금지되어 있습니다. - 10 분 동안 초음파 발진기로 0.1 %를 교반하면서 1-L 비커 (w / v)의 소듐 도데 실 설페이트 (SDS) 용액을 1 L로 가공 된 플레이트를 담근다.
- 승 SDS 솔루션을 교체i 번째의 탈 이온수를 10 분간 초음파 발진기로 교반한다.
- 신선한 하나의 잔류 DI H 2 O를 교체 한 후 10 분 동안 초음파 발진기를 통해 교반 DI H 2 O 1 L에 가공 판을 담그지. 그 후, 2 분 동안 질소의 부드러운 흐름과 함께 각 청소 판을 건조.
- 육안으로 두 개의 가공 플레이트를 정렬 한 다음 바인더 클립을 사용하여 두 개의 유리 기판 사이의 두 판을 샌드위치.
- 30 분 동안 105 ° C에서 압축하에 개의 플레이트를 접합.
- 주위 온도에 샌드위치 쿨하고 바인더 클립 및 유리 보드를 제거합니다.
- 접근 구멍 16분의 1 인치 외경 폴리 (에테르 에테르 케톤) (PEEK) 튜브를 삽입하고 두 액성 에폭시 계 접착제로 고정 도관.
- 12 시간 동안 상온에서 접착제를 건조.
- PMMA 마이크로 칩의 채널 내부의 수정
참고 :. 다음 부분적으로 약간의 수정을 게시 절차를 의미한다 8,18,19- 12 시간 (72 ml의 총 부피 전송) 용 마이크로 칩에 연동 펌프를 통해 1-100 μL 분의 유속을 포화 수산화 나트륨 (NaOH로) 솔루션을 제공한다.
- 잔류 용액을 제거하고 100 ㎕의 분의 유속 DI H 2 O로 채널 내부 린스 - 30 분 (3 ㎖ 총 부피 전달)하는 연동 펌프를 통해 하나.
- H 2 O 잔류 DI를 제거하고 100 ㎕의 분의 유량으로 마이크로 칩으로 0.5 % (v / v)의 질산 (HNO 3) 솔루션을 제공 - 30 분 (3 ㎖ 총 전송 볼륨 연동 펌프를 통해 한 ).
- 잔류 용액을 제거하고 100 ㎕의 분의 유속에서 어두운 마이크로 칩에 아크릴 아미드 용액 (/ V w)의 50 %를 제공 - 1 V8 시간 (48 ml의 총 전송 용량)에 대한 아이오와 연동 펌프.
- 잔류 용액을 제거하고 100 ㎕의 분의 유속 DI H 2 O로 채널 내부 린스 - 30 분 (3 ㎖ 총 부피 전달)하는 연동 펌프를 통해 하나.
- 연동 펌프 잔류 DI의 H 2 O를 제거하는 공기 펌프 및 후 노광되는 추출 채널의 원하는 영역을 허용하는 자체 내장 포토 마스크 마이크로 칩을 커버.
참고 : 자체 내장 된 포토 마스크는 검은 종이로 만들었다 열려있는 창 (94mm (L) 2mm (W) ×)를 포함 원하는 영역을 허용 (114mm (L)는 22mm (W)를 X) 추출 채널의 광에 노출된다. - Cl 획득 함유 SPE 형성 용액의 조제
- 에탄올은 적어도 세 개의 카트리지 볼륨을 한도로 억제 제거 SPE 카트리지 플러시.
- 1,1'- 디클로로 에탄과 카트리지를 세척사용하기 전에 적어도 세 개의 카트리지 볼륨에 이른다.
- 처리 된 카트리지를 통해 1,1'- 디클로로 에탄 1 ㎖에 합격 한 후 알루미늄 호일에 싸서 샘플 유리 병의 일부 (20 ㎖)를 수집합니다.
- 491 ㎕의 1,1'- 디클로로에 12 mg의 2,2'- 아조 비스 이소 부티로 니트릴 (AIBN) 3.18 ㎖의 에탄올을 함유하는 용액에, 100 ml의 유리 병에 1.65 mL의 헥산을 추가한다.
- 10 분 (광 강도 ~ 2.65 Mw가 cm 365 nm의 최대 발광 파장을 조사 (UV 365)을 주사기를 주입하여 CL 함유 SPE 형성 용액 (약 200 μL)과 함께 상기 칩 채널을 작성하고, 자외선에 마이크로 칩을 노출 -2).
주의! 적절한 배기 시스템 때문에 UV 조사 동안 오존의 생산의 좋습니다. - 주사기 인제로 신선한 CL 함유 SPE 형성 용액 (약 200 μL)에 잔류 솔루션을 교체ction는 다시 10 분 동안 365 조사 UV (빛의 세기 ~ 2.65 mW의 형상 관리 -2)에 마이크로 칩을 노출.
- 단계를 반복 1.2.9 18 배.
- 30 분 (3 ㎖ 총 전달 볼륨)에 대한 연동 펌프를 통해 1-100 μL 분의 유속으로 에탄올로 채널 내부를 씻어. 연동 펌프에 잔류 용액을 제거한 후, 이후의 사용을 위해 지퍼가 달린 가방에 제작 된 마이크로 칩을 저장합니다.
PMMA의 수정 2. 표면 확인
- 접촉각 분석
- 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 시트를 잘라 레이저 미세 가공 시스템 (50mm (L)는 20mm를 X (W) × 2mm (H)) PMMA 기판에 (350mm (L)는 20mm (W) × 2mm (H)를 X) .
- 50ml의 원뿔형 튜브에 NaOH 용액 40ml의 포화의 PMMA 기판을 담그고하고 12 시간 동안 흔들 쉐이커로 얻어진 혼합물을 교반한다.
- 는 P 린스 한 후 잔여 액을 제거하고40 mL의 탈 H 2 O로 MMA 기판
- 40 ml의 탈 H 2 O의 PMMA 기판을 담그고 후 30 분 동안 흔들 통을 통해 생성 된 혼합물을 교반.
- 잔류 DI H 2 O를 제거 0.5 % (v / v)의 HNO 3 용액 40 ㎖의에서 PMMA 기판을 담그고 후 30 분 동안 흔들 통을 통해 생성 된 혼합물을 교반.
- 잔류 용액을 제거합니다. 50 % (w / v)의 아크릴 아미드 수용액 40 mL를 상기 PMMA 기판을 담그고 후 8 시간 동안 어둠 속에서 요동 진탕 통해 얻어진 혼합물을 교반한다.
- 잔류 용액을 제거하고 40 ml의 탈 H 2 O와 PMMA 기판을 씻어
- DI H 2 O 40 mL를 상기 PMMA 기판을 담그고 후 30 분 동안 흔들 쉐이커로 얻어진 혼합물을 교반한다.
- 잔류 DI H 2 O를 분리 한 다음 2 분 동안 질소의 부드러운 흐름과 함께 각 PMMA 기판을 건조.
- 의 준비SPE 형성 솔루션 (CL)이 함유
- 에탄올은 적어도 세 개의 카트리지 볼륨을 한도로 억제 제거 SPE 카트리지 플러시.
- 1,1'- 디클로로에 사용하기 전에 적어도 세 개의 카트리지 볼륨 한도로 카트리지를 세척.
- 처리 된 카트리지를 통해 1,1'- 디클로로 에탄의 6 ml의를 통과 한 후 알루미늄 호일에 싸서 샘플 유리 병의 일부 (20 ㎖)를 수집합니다.
- 120 mg의 AIBN, 31.8 ml의 에탄올 및 100 ㎖의 유리 병에서 16.5 ML의 헥산을 포함하는 용액에 4.91 ml의 1,1'- 디클로로 에탄을 추가합니다.
- 10 분 (빛의 세기 ~ 2.65 mW의 형상 관리 -2) 365 조사 UV하기 위해 기판을 노출 한 후 PMMA 기판의 표면 상 CL 함유 SPE 형성 용액 2 ㎖를 적용합니다.
주의! 적절한 배기 시스템 때문에 UV 조사 동안 오존의 생산의 좋습니다. - 잔류 SOLU 교체다음이 신선한 CL 함유 SPE 형성 용액 ㎖의와 기 다시 10 분 동안 365 조사 UV (빛의 세기 ~ 2.65 mW의 형상 관리 -2)에 기판을 노출.
- 단계를 반복 2.1.12 18 배.
- 잔류 용액을 제거한 후 50ml의 원뿔형 튜브에 40 ㎖의 에탄올로 PMMA 기판을 헹군다.
- 잔류 용액을 제거하고 40 ml의 탈 H 2 O와 PMMA 기판을 씻어
- 잔류 DI H 2 O를 분리 한 다음 2 분 동안 질소의 부드러운 흐름과 함께 각 PMMA 기판을 건조.
- PMMA를 기판 상에 5 μL DI H 2 O를 삭제하고 제조자의 프로토콜에 따라 접촉각 측정기로 접촉각을 결정한다.
주 : 각 경우에보고 접촉각을 결정하는 세 반복 측정의 평균을 사용한다.
- -Inductively 플라즈마 질량 분석법 (ICP-MS) 분석 <결합 레이저 어블 레이션 (LA)> / 강해
- 박격포와 유봉을 통해 PMMA 분말로 PMMA 비드 8g을 갈기.
- 50ml의 원뿔형 튜브에 NaOH 용액 40ml의 포화에서 PMMA 분말 담가하고 12 시간 동안 흔들 쉐이커로 얻어진 혼합물을 교반한다.
- 5 ml의 팁 디지털 피펫에 의해 잔류 용액을 제거하고 40 ml의 탈 H 2 O와 PMMA 분말을 씻어
- 40 ml의 탈 H 2 O의 PMMA 분말을 담그고 후 30 분 동안 흔들 통을 통해 생성 된 혼합물을 교반.
- 잔류 DI H 2 O를 제거 0.5 % (v / v)의 HNO 3 용액 40 ㎖의에서 PMMA 분말을 담그고 후 30 분 동안 흔들 통을 통해 생성 된 혼합물을 교반.
- 잔류 용액을 제거합니다. 50 % (w / v)의 아크릴 아미드 수용액 40 mL를 상기 PMMA 분말 담가 후 8 시간 동안 어둠 속에서 요동 진탕 통해 얻어진 혼합물을 교반한다.
- 잔류 용액을 제거하고 PMMA 분말 위트를 씻어DI H 2 O의 H 40ml의
- DI H 2 O 40 mL를 상기 PMMA 분말 담가하고 30 분 동안 진탕 요동 통해 얻어진 혼합물을 교반한다.
- 잔류 DI H 2 O를 제거한 다음 8 시간 동안 60 ° C에서 PMMA 분말을 굽는다.
- Cl 획득 함유 SPE 형성 용액의 조제
- 에탄올은 적어도 세 개의 카트리지 볼륨을 한도로 억제 제거 SPE 카트리지 플러시.
- 1,1'- 디클로로에 사용하기 전에 적어도 세 개의 카트리지 볼륨 한도로 카트리지를 세척.
- 처리 된 카트리지를 통해 16 ml의 1,1'- 디클로로에 합격 한 후 알루미늄 호일에 싸서 샘플 병 (20 ㎖)에 분수를 수집합니다.
- 250 ㎖의 유리 병에 360 mg의 AIBN, 95.4 ml의 에탄올 및 49.5 mL의 헥산을 함유하는 용액에 14.73 ml의 1,1- 디클로로에 추가.
- A의 CL 함유 SPE 형성 용액 6 mL로 PMMA 분말 믹스50ml의 원뿔형 튜브는 똑같이 24 웰 조직 배양 플레이트의 웰에 여섯 원추형 튜브에서 혼합물을 1 ml의 전송.
- 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 보드와 함께 조직 배양 플레이트를 커버하고 10 분 (빛의 세기 ~ 2.65 mW의 형상 관리 -2) 365 조사 UV하기 위해 조직 배양 접시에 노출됩니다.
주의! 적절한 배기 시스템 때문에 UV 조사 동안 오존의 생산의 좋습니다. - 물론 각각의 신선한 CL 함유 SPE 형성 액 1ml에 잔류 솔루션을 교체 한 후 다시 10 분 동안 365 조사 UV (빛의 세기 ~ 2.65 mW의 형상 관리 -2)하기 위해 조직 배양 접시에 노출됩니다.
- 단계를 반복 2.2.13 18 배.
- 잔류 용액을 제거하고 1 ml의 에탄올로 잘 각각의 PMMA 분말을 씻어.
- 잔류 용액을 제거하고 1 ML의 DI의 H 2 O와 잘 각각의 PMMA 분말을 씻어
- <잔류 DI H를 제거서브> O이 후 8 시간 동안 60 ° C에서 PMMA 분말을 굽는다.
- 유압 프레스 기계를 통해 펠렛을 건조 분말 (1 g)을 압축 한 후 LA-ICP-MS 시스템에 의해 CL에 대한 신호를 측정한다.
참고 : m에서 CL의 신호 / Z (35)는 이식 된 C-CL 부분에 대한 지표로 선정되었다.
193 나노 레이저 절제 원으로 사용 하였다. 에너지, 플루 언스, 스팟 크기 및 반복 속도는 75 %, 8.85 J의 cm -2, 100 μm의, 5 Hz에서로 설정 하였다. 각 결과에 대한 최소 7 반복 측정이 필요했다. 라-ICP-MS 분석 방법은 다른 곳에 게시 절차를 참조하십시오. (20)
- 라만 분광 분석
- 2.2.17 단계로 단계 2.2.1에서 프로토콜을 수행합니다.
- 유압 프레스 기계를 통해 펠렛을 건조 분말 (1 g)을 압축 한 다음 라만 분광기로 스펙트럼을.
참고 : 광 여기 원으로 100 mW의 최대 레이저 파워와 780 나노 레이저 라인을 사용합니다. 550에서 900cm까지의 라만 스펙트럼의 영역을 사용 -1 PMMA에 C-CL 부분의 첨부 파일을 조사합니다.
다이폴 보조 SPE 반응 3. 특성화
- 2.2.17 단계로 단계 2.2.1에서 프로토콜을 수행합니다.
- 20 % 질산 망간 사수화물 (/ V w) (MN (NO 3) 2 4H 2 O) 수용액 5 mL에 0.5 g의 PMMA 분말 담가하고 똑같이 5 ㎖의 40 mM의 말레 산 완충액으로 생성 된 혼합물을 혼합한다.
- 순수한 HNO 3 용액을 사용하여 (8)에 생성 된 혼합물의 pH를 조정 한 다음, 1 시간 동안 흔들 쉐이커를 통해 혼합물을 교반한다.
- 잔류 용액을 제거하고 8 시간 동안 60 ° C에서 PMMA 분말을 굽는다. X 선 absor 알루미늄 호일로 싸서 15 ml의 원추형 튜브 분말 보관ption 가까운 가장자리 구조 (XANES) 분석.
참고 : 망간 K-가장자리 스펙트럼 07A, 국립 싱크로트론 방사선 연구 센터 (NSRRC, 신주, 대만)의 17C1 빔라인을 이용하여 수집 된 XANES. 전자 저장 링 1.5 GeV의 에너지 및 1백~2백mA의 전류로 작동시켰다. 의 Si (111) 이중 결정 단색화 장치는 전력을 15 keV의 1의 에너지가 매우 monochromatized 광자 빔들을 제공하고 해결하기 위해 사용되었다 (E / ΔE) 5,000.The 광자 에너지까지 공지 망간을 이용하여 Mn을 기준으로 보정 하였다 K- 6539.0 eV의에서 가장자리 흡수 변곡점. 제안 된 SPE 반응의 특성화 쌍극자 - 이온 상호 작용을 조사하기 위해 사용 하였다 eV의 6530 내지 6570의 Mn의 K 에지는 영역 XANES 스펙트럼.
Representative Results
도 2는 PMMA 마이크로 칩의 채널 변경 과정에서 발생하는 반응을 나타낸다. 접촉각 분석 제안 과정에서 표면의 변화를 모니터링 하였다. LA-ICP-MS 시스템 및 분산 라만 분광기는 C-CL의 성공적인 수정을 확인하기 위해 채용 한 것은 PMMA 기판 상에 형성 부분 (도 3 (a), (b)). 제안 다이폴 보조 SPE 반응은 XANES 분석 (도 4)에 의해 특성화되었다.
도 1 PMMA 마이크로 칩. (a) 제조 된 마이크로 칩을위한 패턴 파일의 스냅 샷. (b) 제조 된 마이크로 칩의 레이아웃 : S는, E 및 B는 시료, 용리액 및 버피위한 도입 포트를 나타낸다FER 솔루션, 각각; O는 출구를 나타냅니다. 검은 원은 각 드릴 액세스 구멍을 나타냅니다. 샘플 완충 용액의 도입을 위해 사용되는 채널들 모두가 추출 채널과 30 °의 각도를 형성. 합류 콘센트 샘플 완충 용액의 흐름의 수렴 점까지의 거리로 정의 된 유효 추출 채널의 길이는 94 mm였다. (c) 기계 가공 된 플레이트의 단면 사진. 참고로 재현. (16) 화학의 왕립 학회의 허가에 의해. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
PMMA 마이크로 칩의 채널 변경 그림 2. 계획. 삽입 된 photographs 시퀀스의 결과물에 해당하는 접촉 각도를 나타낸다. 접촉각은 물 방울의 화상을 사용하여 측정 하였다. 세 반복 측정의 평균이 각각의 경우에보고 된 접촉각을 결정하기 위해 사용되었다. 참고로 재현. (16) 화학의 왕립 학회의 허가에 의해. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
PMMA 수정 그림 3. 표면 확인. (A) (CL)에 대한 신호는 C-CL 부분에 수정 된 PMMA와 PMMA를 모두 절제하여 얻을 수 있습니다. 삽입 된 각 신호에 대응 얻는 박리 위치를 나타낸다. (b)는 고유의 라만 스펙트럼과 PMMA를 수정했습니다. 참고로 재현. 의 허가 16화학의 왕립 학회는. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4. 망간 K-가장자리 망간 2+ 이온으로 처리 PMMA 수정 및 수정 된 PMMA의 스펙트럼을 XANES. 수정 된 PMMA의 스펙트럼은 빨간 선으로 표시 하였다. 흡수 스펙트럼을 보여 수정 PMMA의 높은 전기 음성 C-CL 부분과 망간 2+ 이온 사이의 상호 작용은 파란색 선으로 표시 하였다. 참고로 재현. (16) 화학의 왕립 학회의 허가에 의해. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Discussion
다이폴 보조 SPE 마이크로 칩의 제조를위한 상세한 절차는 상기 제시되었다. 이 섹션에서는, PMMA의 C-CL 잔기 및 미량의 금속 이온을 결정하는 추출 매질로서 사용 된 CL 함유 PMMA의 타당성의 주입에 관한 변형 프로토콜의 유틸리티이다 단계별 평가. 표면 확인 목적으로, 샘플 타입은 분석 기기와의 호환성에 기초하여 선택되었다. 즉, 유사한 과정을 통해 제조 된 시료의 종류는 분석 기기의 요구에 따라 결정 하였다. 예를 들어, 파우더 패킹 형 샘플은 LA-ICP-MS, 라만 분광에 사용 된 반면, 기판 형태의 샘플에서는, 접촉각의 측정을 위해 사용하고, XANES 분석.
우선, 화학 작용기에 의해 무관 후의 변화를 모니터링제안 된 절차 중에 PMMA 표면에 D, 각 단계가 수행 된 결과에 대응하는 제품에 대한 접촉각 분석 (도 2). 도 2에 표시된 바와 같이, 접촉각의 변화가 명확히 표면 변화는 변형 과정에서 발생 이전 결과를보고와 일치 하였다 최종 산물 측정 하였다 80.3 ° ± 0.43 °의 접촉각 것으로 나타났다. 21
또한, 변성 PMMA의 C-CL 잔기의 존재는 LA-ICP-MS 분석을 통해 확인 하였다. 네이티브 PMMA를 절제에 의해 얻어진 결과와 비교하면, CL에 대해서는 다른 신호는 C-CL 부분에 변성 PMMA를 절제하여 expectably 관찰되었다 (도 3 (a)).
라만 스펙트럼은 더 PMMA에 C-CL 부분의 첨부 파일을 검증 수집 하였다. Figu에 도시 된 바와 같이3 (b)에 재의 사염화탄소 2 비대칭 신축 진동과 관련된 두 개의 특성 피크가 682cm -1 718cm -1 수정 된 PMMA의 스펙트럼에서 관찰 하였다 윌리스 등에 의해보고 된 결과에 있다는 점에서 합리적으로 잘 일치 . 22, 헨드라 외. (23) 즉, PMMA에 C-CL 잔기의 부착이 성공적으로 변형 후에 달성 될 수있다.
더욱이, 본 연구에서 제안 된 인출기구를 명확히 상기 XANES 분석을 사용 하였다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 고도 전성 C-CL 부분과 양으로 하전 된 금속 이온 사이의 상호 작용에 의해, Mn 2+ 이온 처리 한 변성 PMMA에 대응 한 XANES 스펙트럼에서 지배적 흡수 에지의 존재를 확인할 수 있었다. 따라서, 쌍극 정전기 상호 작용을 실제로 TR위한 온칩 추출에인가 될에이스 금속은 분석한다. 대만에서 두 하천에서 수집 물 샘플에 대한 자세한 분석 결과는 다른 곳에서 설명 하였다. (16)
우리가 알고있는 한,이 미량 금속 이온의 결정을위한 온 - 칩 SPE 반응에 획기적인 작업 전략을 활용하려는 첫 번째 시도하고, 현상 장치가 다른 온 칩 SPE 기술과 비교하여 현저하게 내구성이라고 (즉, 160 개 이상의 분석 작품)의 추출 효율의 관점에서 현저한 저하없이 달성 될 수있다. 이러한 취출기구는 주로 높은 전성 C-CL 부분과 양으로 하전 된 금속 이온 사이의 상호 작용에 의존하고 있기 때문에 그러나, 제안 된 기술은 지금까지 음전하 종의 추출에 부적당 할 것으로 예상되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AutoCAD | Autodesk | N/A | http://www.autodesk.com/education/free-software/autocad |
| Poly(methyl methacrylate) (PMMA) sheet | Kun Quan Engineering Plastics | N/A | 350 mm (L) x 20 mm (W) x 2 mm (H). The glass transition temperature (Tg) of PMMA sheets is ranged from 102–110 °C. The UV transmittance of the PMMA at 365 nm is 91.2%. |
| Micromachining system | Laser Life | LES-10 | Maximum laser power: 10 W. Maximium engraving speed: 762 mm sec−1. |
| High-resolution optical microscope | Ching Hsing Computer-Tech | FS-230 | |
| Power Image Analysis system (PIA) | Ching Hsing Computer-Tech | PIA V16.1 | |
| Multi drilling machines | N/A | LT-848 | |
| Deionized water (D. I. H2O) | Millipore | Milli-Q Integral 5 System | |
| Sodium dodecyl sulfate (SDS) | J. T. Baker | 4095-04 | |
| Ultrasound oscillator | Elma | Transsonic Digital | |
| Glass board | N/A | N/A | 160 mm (L) x 35 mm (W) x 2 mm (H); fragile |
| Binder clip | SDI | 0234T-1 | http://stationery.sdi.com.tw/product_detail.php?Key=322&cID=55&uID=6 |
| Precision oven | Yeong Shin | DK-45 | |
| Poly(etheretherketone) (PEEK) tube | VICI | JR-T-6002 (0.5 mm i.d.); JR-T-6001 (0.25 mm i.d.) | |
| Polymer tubing cutter | Upchurch Scientific | A-327 | |
| Two-component epoxy-based adhesive | Richwang | N/A | Skin irritative. The major components are an epoxy resin and a hardener. |
| Peristaltic pump | Gilson | Minipuls 3 | |
| Peristaltic tube | Gilson | F117934 | |
| Sodium hydroxide (NaOH) | Sigma–Aldrich | 30620 | |
| Nitric acid (HNO3) | J. T. Baker | 959834 | |
| Acrylamide (prop-2-enamide, C3H5NO) | Sigma–Aldrich | A8887 | Acutely toxic and carcinogenic |
| In-house-built photomask | N/A | N/A | The in-house-built photomask was made of a black paper (114 mm (L) × 22 mm (W)) that contained an open window (94 mm (L) × 2 mm (W)) allowing the desired region |
| 1,1-Dichloroethylene | Sigma–Aldrich | 163032 | Acutely toxic and carcinogenic |
| Cartridge | Dikma | ProElut AL-B | |
| 2,2-Azobisisobutyronitrile (AIBN, C8H12N4) | Showa Chemical | 0159-2130 | |
| Ethanol | Sigma–Aldrich | 32221 | |
| Hexanes (C6H14) | Millinckrodt Chemical | 5189-08 | |
| In-house-built irradiation system | Great Lighting (UV-A lamp) | N/A | An opaque box with an UV-A lamp (40 W, maximum emission at 365 nm) |
| Glass vial | Yeong Shin | 132300019 | Fragile |
| Aluminum foil | Diamond | N/A | |
| Conical tubes with screw caps | labcon | 3181-345-008 (50 mL); 3131-345-008 (15 mL) | |
| Rocking shaker | TKS | RS-01 | |
| Contact angle meter | First Ten Angstroms | FTA 125 | |
| PMMA bead | Scientific Polymer Products | 037A | |
| Mortar and pestle, agate | Yeong Shin | 139000004 | Fragile |
| Tissue culture plate | AdvanGene Life Science Plasticware | AGC-CP-24S-50EA | 24-Well, non-treated, sterilized |
| Hydraulic press | Panchum | Press-200 | |
| Laser ablation | New Wave Research | NWR193 | |
| Inductively coupled plasma-mass spectrometer | Agilent Technologies | Agilent 7500a | |
| Glass bottle | DURAN | 21801245 (100 mL); 21801365 (250 mL) | |
| Dispersive Raman spectrometer | Thermo Fisher Scientific | Nicolet Almega XR | |
| Manganese nitrate tetrahydrate (Mn(NO3)2×4H2O) | Sigma–Aldrich | 63547 | |
| Maleic acid disodium salt hydrate (C4H4Na2O5) | Sigma–Aldrich | M9009 | |
| X-ray absorption near edge structure (XANES) | N/A | N/A | The Mn K-edge XANES analyses were conducted at 07A and 17C1 beamlines of the National Synchrotron Radiation Research Center (NSRRC) in Taiwan. |
References
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